[发明专利]具有输出LC滤波器的电力电子系统工况模拟装置

说明书

本发明提供了一种具有输出LC滤波器的电力电子系统工况模拟装置，包括：输出LC滤波器、电力电子变流器、工况模拟控制器；其中，输出LC滤波器用于对电力电子系统工况模拟装置的输出电压进行滤波，并配合电力电子变流器实现输出电压控制；电力电子变流器用于在电气层面上反映所模拟电力电子系统工况的电压响应；工况模拟控制器用于利用所模拟电力电子系统工况的数学模型和电压控制器进行相关运算。本发明使用的输出LC滤波器可以使电力电子变流器与外部电路解耦，并且为输出电压的双环控制提供了可行性，在准确模拟特定工况的电气行为特性的前提下，提高了工况模拟测试系统的兼容性和灵活性。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体地，涉及具有输出LC滤波器的电力电子系统工况模拟装置。

背景技术

随着电气工程技术的发展，当今社会对电能的利用形式趋于多样化。其中，交直流电能变换中起着关键性作用的电力电子装置和设备，也面临着运行功率等级越来越高、应用工况越来越复杂的挑战。在设计研发和出厂调试时，对电力电子系统进行特定运行工况下的功能性和可靠性测试，可以切实地刻画出电力电子系统的性能、有效地判断出实际运行时可能出现的故障风险，针对性地指导系统设计，从而节约系统的长期维护成本。

电力电子系统工况模拟装置即是采用电力电子电路及控制，对电力电子系统或元器件的特定工况进行模拟，以供功能性和可靠性测试。传统的电压响应型(输入电气量为电流，输出电气量为电压)工况模拟方法，将外部电路与用作工况模拟输出的电力电子变流器直接相连，其局限性在于：

1)输出电压为PWM波形，含有大量的开关频率谐波，当所述电力电子变流器与外部电路的PWM载波不同步时，输出电流中会产生较大的电流纹波；

2)输出电压的控制方法通常为开环控制，在开环控制下，由于存在PWM死区，输出电压会与参考值之间存在稳态误差。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种具有输出LC滤波器电力电子系统工况模拟装置。

本发明提供一种具有输出LC滤波器电力电子系统工况模拟装置，包括：电连接的输出LC滤波器、电力电子变流器和工况模拟控制器，其中：

所述具有输出LC滤波器电力电子系统工况模拟装置与外部电路相连时，外部电路对所述具有输出LC滤波器电力电子系统工况模拟装置的输入电气量为电流，所述具有输出LC滤波器电力电子系统工况模拟装置的输出电气量为电压；

所述电力电子变流器，用于产生与所模拟电力电子系统工况相同或相近的电压响应；

所述工况模拟控制器，用于根据所模拟电力电子系统工况，生成所述电力电子变流器的控制信号；

所述输出LC滤波器，由电感、电容组成，用于抑制所述电力电子变流器输出电压的中、高频谐波。

可选地，所述输出LC滤波器具有两组电气端口，其中：

第一组电气端口与外部电路相连，第二组电气端口与所述电力电子系统工况模拟装置中电力电子变流器相连；

所述输入LC滤波器的电感接在所述两组电气端口之间；电容构成电容支路，与所述输入LC滤波器的第一组电气端口形成旁路关系。

可选地，所述输出LC滤波器的电感、电容参数满足：

其中，各参量在国际单位制下取值，L、C分别是所述输出LC滤波器的每相等效电感和每相等效电容，f_res为所述输出LC滤波器的转折频率，f_sw为所述电力电子工况模拟装置中电力电子变流器的最低开关频率，α为比例系数，0<α≤1。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：