用於光伏併網逆變器低電壓穿越測試的電壓跌落髮生器的製造方法
2023-07-26 05:06:06
用於光伏併網逆變器低電壓穿越測試的電壓跌落髮生器的製造方法
【專利摘要】本實用新型提供了用於光伏併網逆變器低電壓穿越測試的電壓跌落髮生器，電壓跌落髮生器通過升壓變壓器與光伏併網逆變器連接；電壓跌落髮生器包括旁路開關S1、短路開關S2、接地組合開關S3、接地組合電抗Xp和限流組合電抗XS；升壓變壓器高壓側為Y接法，升壓變壓器通過限流組合電抗XS與電網連接，旁路開關S1與限流組合電抗XS並聯；升壓變壓器、短路開關S2、接地組合電抗Xp和接地組合開關S3串聯，升壓變壓器高壓側中性點與接地組合開關S3另一端相連後接地。本實用新型能夠模擬如三相對稱跌落、單相接地、兩相接地、兩相短路等各種電網電壓故障類型，且能實現以5%電網額定電壓為步長，跌落深度從0%至100%電網額定電壓的全範圍20種均勻跌落深度的電網電壓模擬故障跌落。
【專利說明】用於光伏併網逆變器低電壓穿越測試的電壓跌落髮生器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種光伏併網逆變器檢測領域的檢測裝置，具體講涉及一種用於光伏併網逆變器低電壓穿越測試的電壓跌落髮生器。
【背景技術】
[0002]隨著光伏產業迅猛發展，光伏發電在電網中所佔比例不斷增大。如果在電網發生故障導致電壓跌落時，大容量光伏併網發電單元不能維持電網的電壓和頻率，將對電力系統穩定性產生重大影響。光伏併網逆變器作為大中型光伏電站的核心部件，必須具備低電壓穿越能力。因此，作為光伏併網逆變器檢測實驗室必須具有檢測裝置用於檢測光伏併網逆變器是否具有低電壓穿越能力。
[0003]低電壓穿越檢測裝置通過電壓跌落髮生器來實現。目前電壓跌落髮生器方案有3類:阻抗分壓形式、變壓器形式和電力電子變換形式。基於阻抗分壓形式和變壓器形式實現的電壓跌落髮生器屬於無源電壓跌落髮生器，其中基於阻抗分壓式方案用電抗器對電網側分壓，通過調整電抗器參數來控制電壓跌落深度，能逼真模擬電網故障現象，在實際工程中容易實施，可靠性高，為目前最為常見的一種方案；變壓器形式實現的電壓跌落髮生器，通過帶中心抽頭的變壓器實現，但是變壓器體積和重量很大，不便於攜帶，同時工藝比較複雜。除此之外，基於電力電子變換形式實現的電壓跌落髮生器為有源電壓跌落髮生器，形式比較靈活，功能強大，但是對於大功率光伏併網發電系統，使用電力電子器件成本高，控制複雜，可靠性不高，同時器件本身抵抗電網故障時電壓、電流衝擊能力有限。
[0004]在國際標準的風電接入電網的相關系列中，已經規定了採用無源電抗器接地短路或相間短路來模擬電網故障。《接入中壓、高壓、超高壓電網的發電單元及系統技術導則》TR3中明確指出，參照IEEE61400-21《併網風機電能質量特性的測量與評估》中的電路圖進行低電壓穿越，如圖1所示:
[0005]其中阻抗Z1稱為限流電抗器，是用來限制短路時對上級電網的影響(Lx往往會並聯有旁路開關。Z2的稱為短路電抗器，根據需要跌落的幅值來調節Z2的大小。通過合上開關S來模擬電網電壓跌落，開關S應能夠準確地閉合和斷開的時間，可用機械斷路器或電力電子器件來實現。
[0006]國標GB/T19964《光伏發電站接入電力系統技術規定》也規定低電壓穿越檢測裝置宜使用如圖1所示的無源電抗器模擬電網電壓跌落，檢測裝置應滿足以下要求:
[0007](I)裝置應能模擬三相對稱電壓跌落、相間電壓跌落和單相電壓跌落；
[0008](2)限流電抗器和短路電抗器均應可調，能產生不同深度的電壓跌落；檢測應至少選取5個跌落點，其中應包含0%額定電壓和20%Un跌落點，其他各點應在(20%?50%)Un、(50%?75%)Un、(75%?90%)Un三個區間內均有分布，並按照GB/T19964中曲線要求選取跌落時間；
[0009](4)三相對稱短路容量應為被測光伏逆變器容量的3倍以上；
[0010](5)開關S應使用機械斷路器或電力電子開關；[0011](6)電壓跌落時間與恢復時間應小於20ms ；
[0012](7)電壓跌落幅值容差為土 5%，其中0%與20%跌落點電壓跌落幅值容差為+5%，如圖2GB/T19964規定的低電壓穿越檢測裝置電壓跌落幅值容差示意圖所示。
[0013]上述國標GB/T19964中規定的低電壓穿越曲線如圖3所示，規定當併網點電壓在此LVRT標準曲線輪廓及以上區域內時，光伏併網逆變器必須確保不間斷併網運行；反之，則允許光伏併網逆變器停止併網發電。其相對於國家電網標準Q/GDW617-2011《光伏電站接入電網技術規定》，關鍵在於增加規定了零電壓穿越，且0%至20%之間電壓穿越必須持續125ms ;另外，0%與20%空載跌落點電壓跌落幅值容差為+5%，其它空載跌落點電壓跌落幅值容差為±5%。
[0014]現有的光伏併網逆變器的低電壓穿越測試能實現20%至90%跌落深度範圍內的5個跌落深度的電壓跌落，如90%、80%、60%、40%和20%，適用於國家電網標準Q/GDW617-2011《光伏電站接入電網技術規定》。但不具備零電壓穿越能力，且無法進一步規範對能模擬實現的電網電壓跌落深度的數量和精度。
[0015]因此，如何基於阻抗形式實現0%至100%全範圍高精度電壓跌落的電壓跌落髮生器的設計與研發成為低電壓穿越測試規定順利實施的關鍵。
[0016]另外，目前用於光伏併網逆變器低電壓穿越測試的電壓跌落髮生器一般都得根據具體的三相電網電壓等級U和電網內部阻抗a進行拓撲結構的設計和各三相電抗器的電抗值的計算，如針對IOkV的三相電網得設計一套拓撲結構，並相應計算三相電抗器的電抗值的大小；若針對35kV的電網又得設計一套拓撲結構，並相應計算三相電抗器的電抗值的大小；另外，即使電網電壓等級一樣，若電網內部阻抗差異較大，也得重新進行拓撲結構以及三相電抗器的電抗值的計算，相應地內部各開關的控制邏輯也得更改。
[0017]因此，如何針對電網內部阻抗為a，電壓等級為U的三相電網，提出一種通用的用於光伏併網逆變器低電壓穿越測試的電壓跌落髮生器設計方法也成為此種電壓跌落髮生器的另一關鍵。
【發明內容】
[0018]為克服上述現有技術的不足，本實用新型提供一種用於光伏併網逆變器低電壓穿越測試的電壓跌落髮生器及控制方法，針對電網內部阻抗為a，電壓等級為U的三相電網，能夠模擬如三相對稱跌落、單相接地、兩相接地、兩相短路等各種電網電壓故障類型，且能實現以5%電網額定電壓為步長，跌落深度從0%至100%電網額定電壓的全範圍20種均勻跌落深度的電網電壓模擬故障跌落。
[0019]實現上述目的所採用的解決方案為:
[0020]一種用於光伏併網逆變器低電壓穿越測試的電壓跌落髮生器，所述電壓跌落髮生器通過升壓變壓器與光伏併網逆變器連接；其改進之處在於:
[0021]所述電壓跌落髮生器包括旁路開關S1、短路開關S2、接地組合開關S3、接地組合電抗Xp和限流組合電抗Xs ；
[0022]所述升壓變壓器高壓側為Y接法，所述升壓變壓器通過所述限流組合電抗Xs與電網連接，所述旁路開關S1與所述限流組合電抗Xs並聯；所述升壓變壓器、所述短路開關s2、所述接地組合電抗Xp和所述接地組合開關S3串聯，所述升壓變壓器的高壓側中性點與所述接地組合開關S3另一端相連後共接地。
[0023]進一步的，所述限流組合電抗Xs包括串聯的限流組合電抗一和限流組合電抗二 ；
[0024]所述限流組合電抗一包括並聯的三相電抗器X1和三相斷路器K1 ；
[0025]所述限流組合電抗二包括並聯的三相電抗器X2、X3> X4> X5，三相電抗器X2與X3、X3與X4、X4與X5兩端之間分別通過三相斷路器K2與K4、K5與K7、K8與Kl0連接；
[0026]所述限流組合電抗一與三相電抗器X2和三相斷路器K4相連端連接，所述電網與三相電抗器X5和三相斷路器K8相連端連接；
[0027]所述三相電抗器X2和三相斷路器K4的另一端分別與三相斷路器K3兩端相連；
[0028]所述三相電抗器X3和三相斷路器K7的另一端分別與三相斷路器K6兩端相連；
[0029]所述三相電抗器X4和三相斷路器Kltl的另一端分別與三相斷路器K9兩端相連。
[0030]進一步的，所述接地組合電抗Xp包括串聯的接地組合電抗一和接地組合電抗二 ；
[0031]所述接地組合電抗一包括並聯的三相電抗器X6和三相斷路器K11 ；
[0032]所述接地組合電抗二包括並聯的三相電抗器X7、X8> X9> X10,三相電抗器X7與X8、X8與X9、X9與Xltl兩端之間分別通過三相斷路器K12與K14、K15與K17、K18與K20連接；
[0033]所述接地組合電抗一與三相電抗器X7和三相斷路器K14相連端連接，所述接地組合開關S3的單相斷路器側與三相電抗器Xltl和三相斷路器K18相連端連接；
[0034]所述三相電抗器X7和三相斷路器K14的另一端分別與三相斷路器K13兩端相連；
[0035]所述三相電抗器X8和三相斷路器K17的另一端分別與三相斷路器K16兩端相連；
[0036]所述三相電抗器X9和三相斷路器K2tl的另一端分別與三相斷路器K19兩端相連。
[0037]進一步的，所述接地組合開關S3包括串聯的單相斷路器組和接地開關N ;所述單相斷路器組包括並聯的分別控制三相電的單相斷路器；所述接地開關N為三相斷路器。
[0038]進一步的，所述限流組合電抗Xs與所述接地組合電抗Xp中的三相電抗器為電抗值
分別為
【權利要求】
1.一種用於光伏併網逆變器低電壓穿越測試的電壓跌落髮生器，所述電壓跌落髮生器通過升壓變壓器與光伏併網逆變器連接；其特徵在於: 所述電壓跌落髮生器包括旁路開關S1、短路開關S2、接地組合開關S3、接地組合電抗Xp和限流組合電抗Xs; 所述升壓變壓器高壓側為Y接法，所述升壓變壓器通過所述限流組合電抗Xs與電網連接，所述旁路開關S1與所述限流組合電抗Xs並聯；所述升壓變壓器、所述短路開關S2、所述接地組合電抗Xp和所述接地組合開關S3串聯，所述升壓變壓器的高壓側中性點與所述接地組合開關S3另一端相連後共接地。
2.如權利要求1所述的一種用於光伏併網逆變器低電壓穿越測試的電壓跌落髮生器，其特徵在於:所述限流組合電抗Xs包括串聯的限流組合電抗一和限流組合電抗二 ； 所述限流組合電抗一包括並聯的三相電抗器X1和三相斷路器K1 ； 所述限流組合電抗二包括並聯的三相電抗器x2、x3、x4、x5，三相電抗器X2與x3、x3與x4、X4與X5兩端之間分別通過三相斷路器K2與K4、K5與K7、K8與Kltl連接； 所述限流組合電抗一與三相電抗器X2和三相斷路器K4相連端連接，所述電網與三相電抗器X5和三相斷路器K8相連端連接； 所述三相電抗器X2和三相斷路器K4的另一端分別與三相斷路器K3兩端相連； 所述三相電抗器X3和三相斷路器K7的另一端分別與三相斷路器K6兩端相連； 所述三相電抗器X4和三相斷路器Kltl的另一端分別與三相斷路器K9兩端相連。
3.如權利要求1·所述的一種用於光伏併網逆變器低電壓穿越測試的電壓跌落髮生器，其特徵在於:所述接地組合電抗Xp包括串聯的接地組合電抗一和接地組合電抗二 ； 所述接地組合電抗一包括並聯的三相電抗器X6和三相斷路器K11 ； 所述接地組合電抗二包括並聯的三相電抗器x7、X8> X9> Xltl,三相電抗器X7與\、X8與X9> X9與Xltl兩端之間分別通過三相斷路器K12與K14、K15與K17、K18與K2tl連接； 所述接地組合電抗一與三相電抗器X7和三相斷路器K14相連端連接，所述接地組合開關S3的單相斷路器側與三相電抗器Xltl和三相斷路器K18相連端連接； 所述三相電抗器X7和三相斷路器K14的另一端分別與三相斷路器K13兩端相連； 所述三相電抗器X8和三相斷路器K17的另一端分別與三相斷路器K16兩端相連； 所述三相電抗器X9和三相斷路器K2tl的另一端分別與三相斷路器K19兩端相連。
4.如權利要求1所述的一種用於光伏併網逆變器低電壓穿越測試的電壓跌落髮生器，其特徵在於:所述接地組合開關S3包括串聯的單相斷路器組和接地開關N ;所述單相斷路器組包括並聯的分別控制三相電的單相斷路器；所述接地開關N為三相斷路器。
5.如權利要求2-4任一項所述的一種用於光伏併網逆變器低電壓穿越測試的電壓跌落髮生器，其特徵在於:所述限流組合電抗Xs與所述接地組合電抗Xp中的三相電抗器為電
X6 = X1 = α
X7 =X2 =Ia抗值分別為< Z8 = I3 = 3α的三相電抗器；
X9 = X4 = 6α其中，X1為限流組合電抗一中的三相電抗器；x6為接地組合電抗一中的三相電抗器，X2、X3、X4、X5分別為限流組合電抗Xs的三相電抗器；X7、X8、X9、X1(I分別為接地組合電抗Xp的三相電抗器；a為電網內部阻抗。
6.如權利要求1所述的一種用於光伏併網逆變器低電壓穿越測試的電壓跌落髮生器，其特徵在於:所述電壓跌落髮生器通過改變接地組合開關S3中的三個所述單相斷路器和所述接地開關N的開關狀態，模擬產生各種類型的電網電壓故障。
7.如權利要求1所述的一種用於光伏併網逆變器低電壓穿越測試的電壓跌落髮生器，其特徵在於:所述電壓跌落髮生器通過改變限流組合電抗&和接地組合電抗Xp中各三相電抗器的串並聯組合方式，改變限流組合電抗Xs和接地組合電抗Xp的電抗值大小，實現以5%電網額定電壓為步長，從0%至100%電網額定電壓全範圍電壓跌落。
【文檔編號】G01R31/00GK203561703SQ201320672687
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年10月29日 優先權日:2013年10月29日
【發明者】鄭飛, 張軍軍, 張曉琳 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院