[发明专利]一种构网型变流器不平衡补偿能力测试系统及方法

权利要求书

1.一种构网型变流器不平衡补偿能力测试系统，其特征在于，包括：

可变单相负载Load及其控制开关S_load，该可变单相负载Load用于模拟不同特性负载，其控制开关S_load用于控制可变单相负载Load并网或离网；

模拟电网Grid及其控制开关S_Grid，该模拟电网Grid用于为可变单相负载Load提供稳定电压，并模拟故障，其控制开关S_Grid用于控制模拟电网Grid的状态；

数据采集装置，用于采集可变单相负载Load侧三相电压瞬时值(V_load,a、V_load,b、V_load,c)；

其中，所述构网型变流器GFC配置有用于控制自身并/离网状态的并网开关S_GFC，所述构网型变流器GFC与模拟电网Grid通过电缆串联，所述可变单相负载load通过电缆并联方式挂在构网型变流器GFC与模拟电网Grid之间，所述构网型变流器GFC由于其不平衡抑制特性，能够在电网故障时为可变单相负载Load提供电压支撑，所述数据采集装置通过信号线连接于可变单相负载Load侧的电压信号采集点。

2.根据权利要求1所述的一种构网型变流器不平衡补偿能力测试系统，其特征在于：所述可变单相负载Load模拟的特性负载为纯阻性负载、感性负载、容性负载之一或任意两种或三种的组合。

3.根据权利要求1所述的一种构网型变流器不平衡补偿能力测试系统，其特征在于：所述数据采集装置的采样频率不低于10kHz。

4.权利要求1-3任意一项所述构网型变流器不平衡补偿能力测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)模拟电网Grid的控制开关S_Grid为常闭状态；

2)设置可变单相负载Load的特性和容量；

3)闭合构网型变流器GFC的并网开关S_GFC，将构网型变流器GFC接入模拟电网Grid，保证与模拟电网Grid同步并稳定运行；

4)闭合可变单相负载Load的控制开关S_load，将可变单相负载Load接入模拟电网Grid；

5)开启数据采集装置，启动录波功能；

6)以特定步长逐步升高构网型变流器GFC的功率设定点P_GFC,set，直到功率设定点P_GFC,set达到构网型变流器GFC的额定功率，且构网型变流器GFC在额定功率设定点S_n稳定运行特定时间后，断开构网型变流器GFC的并网开关S_GFC，切出构网型变流器GFC，并记录断开并网开关S_GFC的时刻为t_step；

7)保持特定时间后停止数据采集装置；

8)判断可变单相负载Load模拟的特性及其容量组合是否全部测试完成；若完成则结束测试，若未完成，则重复步骤1)-7)。

5.根据权利要求4所述的构网型变流器不平衡补偿能力测试系统的测试方法，其特征在于，在步骤2)中，所述可变单相负载Load的容量设置为0.25S_n、0.5S_n、0.75S_n或S_n。

6.根据权利要求4所述的构网型变流器不平衡补偿能力测试系统的测试方法，其特征在于，在步骤6)中，所述特定步长为10％S_N，其中S_N为构网型变流器GFC额定视在功率。

7.权利要求1-3任意一项所述构网型变流器不平衡补偿能力测试系统的评估方法，其特征在于，该方法是用于判定构网型变流器不平衡抑制特性，具体过程如下：

首先，根据数据采集装置采集的可变单相负载Load侧三相电压瞬时值(V_load,a、V_load,b、V_load,c)，计算出其正序电压V₊和负序电压V_-，计算方式如下：

计算一个基波周期内基波分量的傅里叶系数：

式中：f₁为基波频率；V_load,i,cos为三相中某一相基波电压的余弦分量；V_load,i,sin为三相中某一相基波电压的正弦分量；V_load,i为三相中某一相电压瞬时值；i＝a,b,c；t为实际的时间序列；T为基波周期；

利用下式计算基波正序分量的电压矢量分量：

式中：u_1+,cos为基波电压正序的余弦分量；u_1+,sin为基波电压正序的正弦分量；

利用下式计算基波负序分量的电压矢量分量：

式中：u_1-,cos为基波电压负序的余弦分量；u_1-,sin为基波电压负序的正弦分量；

基波正序分量的线电压有效值V₊：

基波负序分量的线电压有效值V_{_}：

利用下式计算电压不平衡度a_u：

为了判断构网型变流器GFC是否提供不平衡电流，需要在可变单相负载Load模拟的不同特性及其容量组合的情况下，通过带与不带构网型变流器GFC分别计算电压不平衡度，计算方式为：

Δa_u＝a_u,withGFC-a_u,withoutGFC

式中：Δa_u为构网型变流器GFC不平衡抑制能力，Δa_u绝对值越大则构网型变流器GFC不平衡抑制能力越明显；a_u,withGFC为t_step时刻前特定时间采集数据计算所得的a_u值；a_u,withoutGFC为t_step时刻后特定时间采集数据计算所得的a_u值；t_step为构网型变流器GFC在额定功率设定点S_n稳定运行特定时间后，断开其并网开关S_GFC的时刻。