[实用新型]一种全能量回馈型电网模拟器

说明书

技术领域

本实用新型属于光伏发电技术领域，更具体地，涉及一种全能量回馈型电网模拟器。

背景技术

据欧洲光伏工业协会EPIA预测，太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。根据欧盟委员会联合研究中心 （JRC）的预测，到2030年可再生能源在总能源结构中占到30%以上，太阳能光伏发电在世界总电力的供应中达到10%以上；2040年可再生能源占总能耗50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末可再生能源在能源结构中占到80%以上，太阳能发电占到60%以上。

作为光伏发电系统中最关键的电力转换装置-光伏逆变器，负责将太阳能电池板输出的直流电，转换为与电网同频、同相的交流电。逆变器的安全可靠运行直接关系到整个发电系统稳定，甚至影响到区域配电网络的安全。因此光伏逆变器在设计和出厂阶段，必须遵循国内、外各类严格的认证标准进行测试，来确保在现场电网出现波动或故障时，光伏逆变器仍能安全稳定运行或者及时脱离电网，实现对电网的保护。

然而由于电网提供标准的三相正弦电压，各种形式的电网故障并不常见。因此在对分布式发电系统进行测试时，仅通过电网很难复现出故障情况，需要专门的设备或仪器来模拟上述故障，电网模拟器便应运而生。由于电网模拟器需要模拟各种恶劣情况下的电网故障而同时要保证自身的稳定运行，因此对模拟器的工作性能提出了很高的要求，尤其是100kW以上光伏电站用电网模拟器国内只有少数厂家可以做到，性能参差不齐，而国外品牌的电网模拟器价格太高昂，很多逆变器检测机构或逆变器厂商无法承受。

在申请号为201010295005.3，实用新型名称为多功能电网模拟器及其控制方法以及申请号为201020545974.5，实用新型名称为多功能电网模拟器的专利申请文件中提到模拟电网跌落的发生器VSG，包括：基于阻抗形式或者通过变压器的变比实现，这些都属于无源模拟器，功能单一，不能实现智能化控制，操作不够方便。另外，其本身通过三个相互独立的背靠背系统作为主结构，这种做法需要的电力电子开关器件多，制造复杂，成本很高。在申请号为201220370475.6，实用新型名称为一种电网模拟器的专利申请文件中采用的结构与前述专利相同，存在同样的问题，另外，使用SPWM调制技术，直流电压利用率低，限制了交流侧输出电压的工作范围。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型的目的在于提供一种具有模拟电网电压渐变、零电压穿越、频率渐变、过压欠压、过频欠频功能的全能量回馈型电网模拟器，解决了现有电网不能满足光伏逆变器测试电压和频率跌落、渐变的条件，同时解决了测试平台智能、低成本、低功耗的技术问题。

本实用新型提供了一种全能量回馈型电网模拟器，包括变压器、功率变换器、交流滤波器、电流采样模块、控制器、驱动单元和信号采集器；所述变压器、所述功率变换器、所述交流滤波器和所述电流采样模块依次连接在三相电网和光伏逆变器之间；所述信号采集器、所述控制器和所述驱动单元依次连接，且所述驱动单元的输出端与所述功率变换器连接。

更进一步地，所述功率变换器包括依次连接的三相整流器和三相逆变器；所述三相整流器包括MOS管Q1、二极管D1、MOS管Q2、二极管D2、MOS管Q3、二极管D3、MOS管Q4、二极管D4、MOS管Q5、二极管D5、MOS管Q6、二极管D6和电容C1；MOS管Q1和二极管D1并联、MOS管Q2和二极管D2并联、MOS管Q3和二极管D3并联、MOS管Q4和二极管D4并联、MOS管Q5和二极管D5并联、MOS管Q6和二极管D6并联；电容C1的正极与MOS管Q1、MOS管Q3和MOS管Q5的漏极连接，同时还与二极管D1、二极管D3和二极管D5的阳极连接；电容C1负极与MOS管Q2、MOS管Q4和MOS管Q6的源极连接，同时还与二极管D4、二极管D2和二极管D6的阴极连接；所述MOS管Q1的源极与所述MOS管Q2的漏极连接的连接端、所述MOS管Q3的源极与所述MOS管Q4的漏极连接的连接端以及所述MOS管Q5的源极与所述MOS管Q6的漏极连接的连接端作为所述功率变换器的输入端与所述变压器的输出端连接。