[实用新型]一种模拟电网电压不平衡的实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种模拟电网电压不平衡的实验装置，主要涉及模拟电网电压不平衡的情况以检测风能领域的发电机、变流器等设备在电网电压不平衡下的运行情况。

背景技术

在风能发电系统中，风车在风能的带动下进行转动，风车的转动经过一系列电路后引起发电机的转动，从而产生电能送入电网。而变流器在风能发电系统中，控制着发电机转子的励磁，可将发电机定子侧发出的电能的频率、幅值控制在恒定情形下，根据控制系统的要求调节发出电能的功率因数。

在实际电网运行过程中，电网易出现诸如电网操作过电压、电网某点对地短路、电网跌落以及电网电压不平衡的故障。而风能自身有不稳定性，在上述电网侧出现故障的情形下，风能发电系统容易脱网而不能继续发电支撑电网。由于该问题的存在，各大电网公司对风能发电系统提出了一个要求，即风能发电系统在电网故障的一段时间内，还能继续发出电能以支撑电网。此时，变流器能否给发电机转子提供超前/滞后的励磁电流，使发电机发出足够的无功功率来短时间支撑电网，也即变流器对发电机的控制作用将发挥关键作用。为了检测变流器对发电机的控制作用，需要对变流器进行测试。

如图1所示，为现有技术中风能发电系统的模拟装置的示意图。图1中，电网连接变压器的原边绕组，电网电压经变压器降低为690V或者400V的交流电，为变流器、变频器、电动机供电。电动机驱动发电机运行，变流器的主控电路为发电机的转子进行励磁，从而使发电机运行后在定子侧输出690V或者400V的交流电。发电机产生的电能流入变压器的副边绕组，经变压器升压后即送入电网中。

实用新型专利200920120795.4，《模拟电网跌落的实验设备》提出了一种能模拟电网跌落的实验设备，在变流器与变压器之间设置能使电网电压跌落的器件，从而可得到模拟电网跌落的情形。而对于电网电压不平衡情况的模拟设备，现有技术中还未见记载。要测试变流器在电网电压不平衡下的运行情形时，大多数变流器厂商常采取现场测试的方法。然而在实际风电系统中测试变流器，出现电网电压不平衡有很大的随机性，则进行测试就需消耗大量的人力物力，因此也迫切需要一种能模拟电网电压不平衡的装置，从而能方便变流器的测试。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种模拟电网电压不平衡的实验装置，能模拟电网电压不平衡的情形，从而可用于检测风能领域的发电机、变流器等设备在电网电压不平衡下的运行情况。

本实用新型的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种模拟电网电压不平衡的实验装置，包括主变压器、变流器、变频器、电动机和发电机，所述变流器包括定子并网开关和主控电路；所述主变压器包括原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组；所述原边绕组连接电网电压输出端；所述第一副边绕组为Y型接线，所述第一副边绕组的a相绕组、b相绕组和c相绕组中至少有两相绕组支路上的等效电感不同；所述第一副边绕组的输出端连接所述变流器的输入端；所述变流器的定子并网开关的输出端连接所述发电机的定子端，所述变流器的主控电路的输出端连接所述发电机的转子端；所述第二副边绕组的输出端连接所述变频器的输入端，所述变频器的输出端连接所述电动机的输入端，所述电动机的输出端连接所述发电机的供电端。

优选的技术方案，

所述a、b、c三相绕组均为固定绕组，且其中至少有两相绕组的匝数不同。

所述a、b、c三相绕组中至少一相的绕组为可变绕组、其余相的绕组为固定绕组。

所述a、b、c三相绕组均为可变绕组，所述a、b、c三相绕组均设有N个抽头，所述N个抽头分别对应所述主变压器Y型接口副边绕组与原边绕组匝数比N1、N2、……、Nn；所述实验装置还包括N个开关和N组开关组，每组开关组包括3个同时导通或同时关断的开关，一个匝数比对应的三相绕组的三个抽头与一组开关组中的3个开关分别相连；所述三相可变绕组中的某一相可变绕组的N个抽头通过N个开关分别连接到N组开关组；所述N组开关组中对应同一绕组的N个开关的输出端相连。

所述a、b、c三相绕组均为固定绕组，且匝数相同；所述实验装置还包括x个变压器，所述x为1或2或3；所述a、b、c三相绕组中有x相绕组与所述x个变压器的副边分别串联，所述x个变压器的原边均与电量供应端相连。

所述电量供应端为所述主变压器原边绕组中某一相绕组的两端。

所述x个变压器中至少有一个变压器为匝数比可调的变压器。

本实用新型的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决：