一種連續(xù)脈沖非線性負載等效模擬裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種等效模擬裝置，尤其涉及一種連續(xù)脈沖非線性負載的等效模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]面對傳統(tǒng)資源枯竭和環(huán)境污染的雙重壓力，以化石燃料為主的發(fā)電方式和以集中式大電網(wǎng)供電的模式已難以適應(yīng)經(jīng)濟社會的發(fā)展要求。以太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、燃料電池發(fā)電、微型燃氣輪機發(fā)電等方式為主的分布式發(fā)電(Distributed Generat1n，DG)方式憑借其利用清潔能源、發(fā)電方式靈活、經(jīng)濟效益高和環(huán)境友好性高等優(yōu)點得到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。為克服分布式電源單機接入成本高、控制困難和發(fā)電波動性大等問題，構(gòu)建以電力電子技術(shù)為基礎(chǔ)的微電網(wǎng)平臺實現(xiàn)分布式電源與負荷間的功率匹配與平衡成為重要手段。
[0003]微電網(wǎng)包含大量的電力電子器件，造成負載非線性程度嚴重增大，如整流器、變頻器、節(jié)能燈、電子計算機、UPS等，這些設(shè)備工作時產(chǎn)生大量的諧波注入到微電網(wǎng)中，造成電能質(zhì)量嚴重下降，不但設(shè)備本身不能以額定狀態(tài)工作還會影響到其他設(shè)備的正常工作；此夕卜，這些非線性負載工作時還將引起系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，且其不穩(wěn)定機理是當前非線性電力電子領(lǐng)域研宄的熱點。非線性負載工作時電壓和電流不是呈比例變化，而是呈非線性，負載拓撲結(jié)構(gòu)繁多，導(dǎo)通周期、占空比、功率等參數(shù)相差很大。此外，其運行機理十分復(fù)雜，負荷結(jié)構(gòu)的不同將導(dǎo)致設(shè)備工作模式和工作狀態(tài)差別較大，特別是對級聯(lián)的電力電子裝置，很難建立詳細的數(shù)學模型。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]實用新型目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供一種連續(xù)脈沖非線性負載工作特性的裝置，等效簡化非線性負載的拓撲結(jié)構(gòu)，研宄非線性負載的電氣特性，進而為選擇電源提供依據(jù)。
[0005]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種連續(xù)脈沖非線性負載的等效模擬裝置，其特征在于:包括整流器、LC濾波器、直流開關(guān)模塊、若干個串聯(lián)的負載模塊、觸摸顯不屏、驅(qū)動電路和繼電器；每個負載模塊包括若干個并聯(lián)的繞線式電阻器，每個繞線式電阻器由繼電器控制斷開或?qū)?；所述整流器的輸出端與LC濾波器連接，整流器的輸入端與外接電網(wǎng)連接；所述負載模塊與LC濾波器的輸出端連接；所述直流開關(guān)模塊包括若干個并聯(lián)的直流開關(guān)IGBT ;通過觸摸顯示屏輸入電氣參數(shù)能夠使驅(qū)動電路產(chǎn)生觸發(fā)信號，所述觸發(fā)信號控制直流開關(guān)IGBT的導(dǎo)通與斷開；所述電氣參數(shù)包括導(dǎo)通周期和占空比；所述LC濾波器包括若干組并聯(lián)的濾波電容，直流開關(guān)IGBT控制每組濾波電容導(dǎo)通或斷開。
[0007]進一步的，所述整流器為三相電壓反饋型可控整流器。
[0008]進一步的，在三相電壓反饋型可控整流器交流輸入端設(shè)置交流電壓電流顯示表；在三相電壓反饋型可控整流器直流輸出側(cè)設(shè)置直流電壓電流顯示表。
[0009]進一步的，濾波電容分為四組。
[0010]進一步的，所述負載模塊為兩個。
[0011]進一步的，所述負載模塊中設(shè)置有直流斷路器。
[0012]有益效果:本實用新型提供的一種連續(xù)脈沖非線性負載的等效模擬裝置，便于實驗研宄非線性負載的電氣特性。通過等效簡化非線性負載的拓撲結(jié)構(gòu)，通過配合設(shè)置濾波電容、導(dǎo)通周期、占空比、負載功率的大小，即可模擬其電氣特性，特別是一些體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的負載，如相控陣雷達，通過本模擬裝置，為選配與其相適應(yīng)的電源提供參考依據(jù)。并且該裝置可運用于實驗研宄多種非線性負載的電氣特性，進而為研宄微電網(wǎng)的穩(wěn)定性提供支撐。
【附圖說明】
[0013]圖1為非線性連續(xù)脈沖負載等效電路模型；
[0014]圖2為整流器原理圖；
[0015]圖3為整理器柜實物樣圖；
[0016]圖4為直流開關(guān)原理圖；
[0017]圖5為直流開關(guān)柜實物樣圖；
[0018]圖6為負載結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖7為負載柜實物樣圖；
[0020]圖8為本實用新型裝置模擬的一種雷達負載直流側(cè)電氣特性圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型作更進一步的說明。
[0022]如圖1所示一種連續(xù)脈沖非線性負載的等效模擬裝置，包括整流器、LC濾波器、直流開關(guān)模塊、兩個串聯(lián)的負載模塊、觸摸顯示屏、驅(qū)動電路和繼電器；每個負載模塊包括若干個并聯(lián)的繞線式電阻器R，每個繞線式電阻器R由繼電器控制斷開或?qū)?；如圖3所示整流器為三相電壓反饋型可控整流器，該整流器可以根據(jù)設(shè)定的輸出直流電壓自動計算可控硅的觸發(fā)角。整流器的輸出端與LC濾波器連接，整流器的輸入端與外接電網(wǎng)連接；負載模塊與LC濾波器的輸出端連接；直流開關(guān)模塊包括若干個并聯(lián)的直流開關(guān)IGBT ;所述LC濾波器包括四組并聯(lián)的濾波電容C，直流開關(guān)IGBT控制每組濾波電容導(dǎo)通或斷開，以達到改變?yōu)V波電容值的目的。觸摸顯示屏可以實現(xiàn)導(dǎo)通周期、占空比的手動設(shè)置。通過觸摸顯示屏輸入導(dǎo)通周期和占空比參數(shù)，使驅(qū)動電路產(chǎn)生觸發(fā)信號，觸發(fā)信號控制直流開關(guān)IGBT的導(dǎo)通與斷開；若干個直流開關(guān)IGBT并聯(lián)，觸發(fā)信號同時控制直流開關(guān)IGBT的可以降低每個IGBT的容量。在三相電壓反饋型可控整流器交流輸入端設(shè)置交流電壓電流顯示表；在三相電壓反饋型可控整流器直流輸出側(cè)設(shè)置直流電壓電流顯示表。負載模塊還包括直流斷路器。圖中ABC為三相輸入端、Ui顯示為交流電壓電流顯示表、Π顯示為直流電流顯示表。
[0023]兩個負載模塊中負載的最大總功率為100kW，分十個繞線式電阻器并聯(lián)，每個負載通過繼電器控制運行和退出，實現(xiàn)對負載功率的調(diào)節(jié)。
[0024]連續(xù)脈沖非線性負載等效模擬裝置，需要I個整流器柜、I個直流開關(guān)柜、2個負載柜組成，每個負載柜中負載的最大功率為50kW。即將整流器、LC濾波器安裝在第一立式柜中，直流開關(guān)模塊、驅(qū)動電路、觸摸顯示屏安裝在第二立式柜中，負載模塊安裝在第三立式柜中；并在所有的立式柜后門下方處設(shè)置有矩形開口，方便導(dǎo)線的接入。第一立式柜中的整流器的三相交流主開關(guān)延伸到立式柜門外(即立式柜門上開口)，方便操作接入外網(wǎng)。在第三立式柜中除繼電器作為開關(guān)外，另外配置一套手動開關(guān)，以提高安全性。
[0025]在第一立式柜中設(shè)置的元器件包括:三相交流開關(guān)(150A)、三相可控整流橋、抽頭式濾波電感、濾波電容、交流電壓電流顯示表、三個交流電壓互感器、三個交流電流互感器、直流電壓顯示表、直流電流顯示表、直流電流傳感器。實現(xiàn)三相輸入電壓、電流顯示；直流輸出電壓、電流顯示；直流輸出電壓可調(diào)。整流器柜的原理圖如附圖2所示，整流器柜的實物樣圖如附圖3所示。
[0026]在第二立式柜中設(shè)置的元器件包括IGBT、一個驅(qū)動電路、觸摸顯示屏，通過觸摸顯示屏可實現(xiàn)直流開關(guān)IGBT的周期T與導(dǎo)通時間Ton可連續(xù)調(diào)節(jié)(即占空比可調(diào))，進行編程反饋調(diào)節(jié)輸出電壓、電流或功率，觸摸顯示屏顯示占空比、輸出電壓電流、功率。直流開關(guān)柜的原理圖如附圖4所示，直流開關(guān)柜的實物樣圖如附圖5所示。
[0027]第三立式柜中采用的元器件包括直流斷路器、繞線式電阻、散熱器和繼電器；實現(xiàn)負載電阻可調(diào)、溫度控制；負載由繞線式電阻器組成，每個負載的功率不大于2KW，總功率最大為100KW，通過繼電器控制電阻的接入與斷開。負載柜的原理圖如附圖6所示，負載柜的實物樣圖如附圖7所示。
[0028]本實用新型關(guān)鍵在于直流開關(guān)參數(shù)的配合，根據(jù)雷達的工作參數(shù)(廠家提供)，通過配合設(shè)置濾波電容、導(dǎo)通周期、占空比、負載功率的大小，即可得到某種非線性負載的電氣特性。
[0029]附圖8為該裝置模擬的一種雷達負載直流側(cè)電氣特性。實驗條件為裝置的濾波電容4000uF，導(dǎo)通周期56ms，占空比0.2，負載功率30kW，該裝置在以50kW柴油發(fā)電機組為供電電源的實驗平臺下工作，得到的直流側(cè)電氣特性能夠模擬實際雷達負載的電氣特性。
[0030]本實用新型優(yōu)勢是運用了多種非線性負載，只需改變個別參數(shù)即可模擬不同非線性負載的電氣特性，增大了研宄非線性負載工作特性的便捷性。本實用新型提供的一種連續(xù)脈沖非線性負載的等效模擬裝置，便于實驗研宄非線性負載的電氣特性。通過等效簡化非線性負載的拓撲結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置濾波電容、導(dǎo)通周期、占空比、負載功率的大小，即可模擬其電氣特性，特別是一些體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的負載，如相控陣雷達，通過本模擬裝置，為選配與其相適應(yīng)的電源提供參考依據(jù)。并且該裝置可運用于實驗研宄多種非線性負載的電氣特性，進而為研宄微電網(wǎng)的穩(wěn)定性提供支撐。
[0031]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種連續(xù)脈沖非線性負載的等效模擬裝置，其特征在于:包括整流器、LC濾波器、直流開關(guān)模塊、若干個串聯(lián)的負載模塊、觸摸顯示屏、驅(qū)動電路和繼電器；每個負載模塊包括若干個并聯(lián)的繞線式電阻器，每個繞線式電阻器由繼電器控制斷開或?qū)?；所述整流器的輸出端與LC濾波器連接，整流器的輸入端與外接電網(wǎng)連接；所述負載模塊與LC濾波器的輸出端連接；所述直流開關(guān)模塊包括若干個并聯(lián)的直流開關(guān)IGBT ;通過觸摸顯示屏輸入電氣參數(shù)能夠使驅(qū)動電路產(chǎn)生觸發(fā)信號，所述觸發(fā)信號控制直流開關(guān)IGBT的導(dǎo)通與斷開；所述電氣參數(shù)包括導(dǎo)通周期和占空比；所述LC濾波器包括若干組并聯(lián)的濾波電容，直流開關(guān)IGBT控制每組濾波電容導(dǎo)通或斷開。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)脈沖非線性負載的等效模擬裝置，其特征在于:所述整流器為三相電壓反饋型可控整流器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)脈沖非線性負載的等效模擬裝置，其特征在于:濾波電容分為四組。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)脈沖非線性負載的等效模擬裝置，其特征在于:所述負載模塊為兩個。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)脈沖非線性負載的等效模擬裝置，其特征在于:所述負載模塊中設(shè)置有直流斷路器。
【專利摘要】本實用新型公開一種連續(xù)脈沖非線性負載的等效模擬裝置，包括整流器、LC濾波器、直流開關(guān)模塊、若干個串聯(lián)的負載模塊、觸摸顯示屏、驅(qū)動電路和繼電器；每個負載模塊包括若干個并聯(lián)的繞線式電阻器，并由繼電器控制斷開或?qū)?；整流器的輸出端與LC濾波器連接，整流器的輸入端與外接電網(wǎng)連接；負載模塊與LC濾波器的輸出端連接；直流開關(guān)模塊包括若干個并聯(lián)的直流開關(guān)IGBT；LC濾波器包括若干組并聯(lián)的濾波電容，直流開關(guān)IGBT控制濾波電容導(dǎo)通或斷開；通過觸摸顯示屏輸入電氣參數(shù)使驅(qū)動電路產(chǎn)生觸發(fā)信號來控制直流開關(guān)IGBT的導(dǎo)通與斷開。該裝置運用于實驗研究多種非線性負載的電氣特性，為研究微電網(wǎng)的穩(wěn)定性提供支撐。
【IPC分類】H02J3/00
【公開號】CN204720979
【申請?zhí)枴緾N201520126910
【發(fā)明人】王金全, 李建科, 徐曄, 葉曉松, 邢鳴, 陳靜靜, 侯朋飛, 嚴鋆, 胡亞超, 邵亞來, 韓航星
【申請人】王金全, 江蘇鎮(zhèn)安欣潤電力科技有限公司, 江蘇鎮(zhèn)安電力設(shè)備有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年3月4日