[发明专利]400Hz用电设备测试用大功率电能质量信号发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种400Hz用电设备测试用大功率电能质量信号发生装置，属于电力电子在电力系统中应用的技术领域。涉及一种能够对如航空航海等领域中以400赫兹为基波的电力系统中电能质量敏感设备进行测试的装置。

背景技术

电气设备对电能质量都有一定的要求，电能质量问题会导致电气设备出现故障甚至损坏，从而影响生产，造成各方面的损失。能产生谐波、电压跌落、骤升、闪变、凹陷等电能质量信号的发生装置，可以为电子设备厂家以及实验室研究提供供电网中经常出现的几种不正常电压信号，以此进行用电设备对电能质量敏感度的研究，改进设备的抗干扰能力，改善用电设备的电能质量敏感度，加强设备的可靠性和安全性，大量减少电能质量问题所带来的损失。

目前，对电能质量信号发生装置已经进行了很多的研究，但需要进一步提高装置的容量，扩大输出波形的频率范围，以适应更广范围的需求。应用于航空航海领域的电力设备，工作频率为400Hz，其对应的15次谐波频率达到了6000Hz，在大功率条件下产生如此高频的输出波形，传统的脉宽调制技术将难以适用，需要在装置的结构和控制技术方面进行改进。国外已有在大功率条件下产生高频电能质量信号的技术和设备，并且对国内进行技术封锁，因此，发展高频大功率电能质量信号发生装置，扩大其应用的领域范围，具有很重大的意义。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种400Hz用电设备测试用大功率电能质量信号发生装置，可以输出谐波、电压跌落、电压骤升、闪变等电能质量信号，输出波形频率范围在1-6000Hz之间，至少可以产生基波400Hz的15次谐波，用以对如航空航海等领域中以400赫兹为基波的电力系统中电能质量敏感设备进行测试或者与其他装置共同组成测试系统。

技术方案：400Hz用电设备测试用大功率电能质量信号发生装置涉及一种能够对如航空航海等领域中以400赫兹为基波的电力系统中电能质量敏感设备进行测试的装置。该装置采用三相电源输入，三相输出，装置采用交流-直流-交流的总拓扑结构，分为整流部分和逆变部分；

整流部分包括三相电压型PWM整流器和π型直流输出滤波器，三相交流输入经三相电压型PWM整流器整流器后变为直流，再经π型直流输出滤波器，得到逆变部分的直流输入；

逆变部分采用级联逆变器，三相输出相互独立，每相由N个逆变单元级联构成，各逆变单元的直流输入采用共用直流母线结构，共用同一直流输入，每个逆变单元后加装高频变压器将各逆变单元的输出隔离耦合在一起，级联输出通过输出滤波器，得到最终所需要的波形。

所述的三相电压型PWM整流器为三相桥式结构，由六只功率管和六只反并联二极管组成，π型直流输出滤波器由电容和电感组成。

所述的逆变单元为四只功率管和四只反并联二极管组成的桥式结构。

有益效果：本发明的基于电力电子技术的400Hz用电设备测试用大功率电能质量信号发生装置，采用了合适的电路拓扑结构，克服传统PWM技术中提高功率和提高功率管开关频率的矛盾，在大功率的条件下，实现了高频波形的输出，很好的满足了航空航海等领域电气设备实验与测试中对高频信号的需求。

附图说明

图1：400Hz用电设备测试用大功率电能质量信号发生装置的电路结构框图；

图2：400Hz用电设备测试用大功率电能质量信号发生装置的拓扑结构图；

图3：基波400Hz，叠加18％5次谐波的波形；

图4：基波400Hz，叠加15％13次谐波的波形；

图5：电压跌落20％波形；

图6：电压骤升20％波形；

图7：幅值变化15％的闪变波形。

具体实施方式

采用交直交的总拓扑结构，可分为整流部分和逆变部分。采用三相电源输入，整流部分由三相桥式电压型PWM整流器和π型直流输出滤波器组成，逆变部分直流输入采用共用直流母线结构，可以三相输出，并且三相相互独立，每相由N个逆变单元级联构成，通过级联可以大大提高系统的容量，提高功率管的等效开关频率，克服传统PWM技术中提高功率和提高功率管开关频率的矛盾，逆变单元采用H桥结构，通过每个逆变单元后加装的高频变压器将各逆变单元的输出隔离耦合在一起。级联输出通过输出滤波器，可以得到最终所需要的波形。整个装置全部采用成熟的功率器件，可以输出谐波、电压跌落、电压骤升、闪变等电能质量信号，其中谐波至少可以产生基波400Hz的15次谐波。