[发明专利]一种用于断路器测试中实现功率因数补偿的电流发生装置

说明书

本发明提供一种用于断路器测试中实现功率因数补偿的电流发生装置，包括整流桥电路、功率因数校正电路、全桥逆变电路、LCR滤波电路、变压器、双闭环PI控制电路及PID控制电路。整流桥电路将市电转为直流电；功率因数校正电路通过双闭环PI控制电路整定整流桥电路输入的电流正弦化且与电压同相位，输出幅值稳定及电压纹波小的直流电；PID控制电路采集断路器正弦电流反馈为驱动信号；全桥逆变电路通过驱动信号驱动导通将功率因数校正电路输出的直流电转为交流电，并由LCR滤波电路及变压器处理得到所需的工频正弦电流。实施本发明，在保证输出电流精度可控的条件下实现对整流桥电路输入波形进行控制，实现功率因数补偿控制。

技术领域

本发明涉及断路器保护特性测试技术领域，尤其涉及一种用于断路器测试中实现功率因数补偿的电流发生装置。

背景技术

断路器广泛应用于系统保护，是分断控制以及防止过载、短路、越级等故障最重要的器件。当线路出现短路情况时，断路器发生瞬时脱扣动作(断开)，可靠的将电路切断来保护配电系统的安全。当线路运行正常时，主触头可靠的接通电路，其脱扣器不应误动作。断路器的误动作和拒动作会对线路和设备甚至人身安全产生重大的影响。因此，为了保证其保护特性的可靠性，断路器在出厂前需要进行严格的保护特性检测与校验。

对断路器进行保护特性测试，需要高精度、瞬时大电流，并且电流发生装置的瞬态响应时间、瞬态非周期分量以及波形畸变等参数需要精准可控。然而由于电网电压波动、电网高次谐波畸变以及测试回路阻抗动态变化等因素的影响，高精度瞬时大电流的发生、控制均存在较大挑战。

现有的断路器的测试中，电流发生器大多采用自耦调压器配合降压变压器的解决方案，该方案能得到数千安培的工频正弦电流，但进行瞬时保护特性测试时，由于存在合闸相角不确定的问题，使得每次合闸瞬时动作电流值变化很大，测试回路的合闸过程通过机械开关实现，相角波动较大，因而极易造成瞬时动作电流非周期分量的存在，瞬态响应时间长，并且电流畸变和纹波较大，容易导致断路器测试过程中误动作。此外，采用自耦调压器的大电流发生器设备体积大，容易受电网电压波动、电网谐波等因素影响，电流发生时间长，检测效率低下，设备稳健性差。

利用放电电路或电源设备产生大电流来对断路器保护特性进行检测也是常用的方法之一，该方法一般是利用电力电子技术，通过电力变换，设计相应的断路器检测电源作为断路器保护特性测试试验装置，所产生的瞬时电流值无超调、纹波小、精度高、过渡时间短，且抗干扰性强，可以确保对断路器进行快速、准确、可靠地检测，但该方法由于需要在输入侧将交流电转换成较为平滑的直流电压，引入了整流滤波电路。由于整流环节的存在，会导致输入电流畸变严重，含有大量谐波，这些谐波倒流入电网，使电网出现大量无功功率环流，引起严重的谐波污染，电能利用效率大大降低，功率因数会下降到0.5～0.65之间。

因此在断路器保护特性检测过程采用电流和功率因数组合补偿控制方法，在保障测试电流精度的同时实现功率因数补偿，对于提升断路器检测效率、精度和可靠性意义重大。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种用于断路器测试中实现功率因数补偿的电流发生装置，可以在保证输出电流精度可控的条件下实现对整流桥电路输入波形进行控制，达到功率因数补偿控制的目的。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于断路器测试中实现功率因数补偿的电流发生装置，设置于交流电压源和断路器之间，其包括整流桥电路、功率因数校正电路、全桥逆变电路、LCR滤波电路、变压器、双闭环 PI控制电路及PID控制电路；其中，

所述整流桥电路、功率因数校正电路、全桥逆变电路、LCR滤波电路及变压器依序串接在一起，且所述整流桥电路还与所述交流电压源相连，所述变压器还与所述断路器相连；所述双闭环PI控制电路的第一端和第二端均连接于所述整流桥电路和所述功率因数校正电路之间，第三端连接于所述功率因数校正电路和所述全桥逆变电路之间，第四端连接所述功率因数校正电路；所述PID 控制电路连接所述全桥逆变电路，还连接于所述变压器和所述断路器之间；