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具有实时动态控制能力的微网测试平台方案探讨

作者:高压电源网 日期:2016-04-28 10:32 出处:跌迁高压电源网 人气: 

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      对于如许一整套测试平台,电网模仿器作为所有其他设备的核心联络设备,经由过程调剂其输出可以轻松模仿真实电网上各类偶发或者具有伤害性的事宜,不雅察、评判挂载的各类设备的应对行动以便进行响应的改进。这就请求电网模仿器具有强大年夜的电压、频率调节控制才能,优胜地支撑能量的双向流动,灵活及时地接收外部指令控制等才能。特别是跟着研究的深刻,对于控制模仿电网输出的及时性请求越来越高,波形变更日趋复杂,请求实现所谓硬件在环(Hardware-in-the-loop)的模仿,这对于作为通俗交换源的电网模仿器产品的┞菲握才能的请求也越来越严格。

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      惯例的┞菲握方法是面板操作或者经由过程GPIB/RS232/USB/Ethernet等通信接口发送SCPI指令长途程控,然则这两种方法都难以知足当前这种对于及时输出复杂波形的请求。及时性比较好的┞菲握方法是应用外部的模仿量旌旗灯号来直接控制电网模仿器的输出,此时电网模仿器的工作状况就相当于一台线性放大年夜器,直接将外部的模仿量旌旗灯号等比例放大年夜,并供给响应的输出功率支撑。 hvpsc.com

      至于外部控制旌旗灯号的来源,尤其是其会须要供给各类复杂状况的模仿才能,今朝也已经有成熟的贸易化对象,即及时数字仿真体系(Real Time Digital Simulation, RTDS)。RTDS是一种功能强大年夜的对象,由硬件和软件组合而成。其内建有广泛的电力体系元件模块数据库,用户可以在图形化软件界面中应用现有的元件模块组建起电力体系的回路,设定响应的研究序列。RTDS可以或许持续地产生输出来真实地代表实际收集中的情况,模仿很多恶劣的但很实际的情况,供给大年夜量的数字量和模仿量的输入输出接口,可以直接连到外部设备设备上去。 copyright hvpsc.com

      我们应用AMETEK California Instrument(加州仪器,以下简称CI)旗下的RS系列高功率交换源来作为配套RTDS的电网模仿器,该款产品可供给90KVA至1MVA的功率输出,支撑100%标称功率的能量双向流动,稳定输出主频范围为16Hz至820Hz,同样还支撑直流输出。今朝其供给的外部模仿量控制接口支撑0至7Vac输入电压对应0至满量程输出电压,并且支撑三相分别自力受控于各自的模仿量输入。

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     我们以此RS交换电源配套加拿大年夜某品牌及时控制器来验证体系机能。

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     体系测试设备筹划如下。 高压电源hvpsc.com

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      须要留意,CI RS电源本身是一台开关模式的电源,其调控输出变更的才能是有固有上限的,在惯例操作时电源本身的┞菲握器会对控制旌旗灯号进行辨别,可以主动拒绝超限操作的履行,例如我们无法给电源设置一个超出其许可范围的频率或者电压值。而当我们应用外部模仿量旌旗灯号控制时,为了达到较好的及时性,外部旌旗灯号是直接控制CI RS电源的功率模块,不需事先经由颇┞菲握器的研判。是以硬件设计上要推敲到输入旌旗灯号超限、或者被叠加了较多干扰旌旗灯号的情况,不克不及是以造成电源的毁伤。

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      CI RS电源在外部模仿量旌旗灯号的输入处特意加装了一个滤波器,藉此滤除高频袈溆波干扰,别的对于控制旌旗灯号超出电源本身才能的情况也采取了响应的保护应对办法。

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     在智能电网的研究项目中,及时地调配各类不合来源的电力供给,知足当前微网的耗能需求是关键的研究课题之一。而作为研究的一种重要手段,就是在实验室里搭建一整套完全的模仿体系,包含风能、太阳能、储能电池、电动汽车(充电桩)、功率马达设备、惯例负载(如家电产品)等各类模仿器甚至真实举措措施,经由过程受控的电网模仿器全部连接在一路,研究各类供电来源竽暌闺用电负载在各类情况下的表示。

      体系功能的验证过程如下。 copyright hvpsc.com

     (1) 通俗60Hz正弦波和方波的情况。初步的波形验证证实CI RS电源根本上可以优胜地遵守及时控制器的旌旗灯号来供给输出。以下分别是控制旌旗灯号为60Hz正弦波和方波的情况。个中橙色波形为及时控制器的电压旌旗灯号,红色波形为RS输出电压波形。 内容来自高压电源网

   

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       应用示波器的波形图我们可以轻松地验证CI RS电源接收外部模仿量控制时的延时到底是若干。大年夜实测的结不雅来看,根本上是在100微秒阁下。 内容来自hvpsc.com

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     (2)60Hz正弦波大年夜0V至230V渐变启动。 内容来自高压电源网

     

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     (3)60Hz正弦波大年夜230V渐变关断(左图)以及直接关断(右图)的情况。 高压电源hvpsc.com

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     (4)60Hz正弦波大年夜230V 90度角时以1ms渐变关断。 hvpsc.com

     (6)60Hz 230V三角波的情况。右图为放大年夜后的细节图。 高压电源hvpsc.com

     

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     (5)800Hz输出的情况。今朝CI RS接收外部模仿量控制的旌旗灯号频率上限为819Hz,当反灌功能开启时频率上限为500Hz。当跨越此限时RS会主动割断输出以进行保护。以下是用外部模仿量控制230V 800Hz时的输出表示。

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     (7)高频保护的表示。当CI RS受外部模仿量控制请求输出超上限频率时,RS大年夜约在150ms后主动关断输出。右图为关断时刻放大年夜后的细节图。

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     (8)230V 60Hz正弦蚕喔绳加400Hz 85V峰峰值的纹波噪声后的表示。右图为放大年夜后的细节图。 高压电源hvpsc.com

      

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     (9)215V低上升斜率方波(上升时光约为2毫秒)的表示。右图为放大年夜后的细节图。表示优胜。 内容来自高压电源网

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    (10)215V高上升斜率方波(上升时光约为30微秒)的表示。右图为放大年夜后的细节图。可以看出当外部控制旌旗灯号请求CI RS的电压变更速度超出其才能时,CI RS的输出会出现振铃的情况。 高压电源hvpsc.com

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     (11)带载情况下的模仿。因为CI RS本身是作为电压源,其重要调控输出电压,电流由负载拉载来决定,其电流输出机能与控制源是应用本机控制照样接收外部模仿量控制无关。已经有浩瀚的实际应用证清楚明了CI RS在应用自身控制器时输出各类电压波形下的优良电流表示。以下是韩国某研究院应用CI RS接收RTDS控制旌旗灯号进行接地故障模仿的波形图,带载为30KW+10KVA。

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      个中黄色轨迹为A相电压,紫色轨迹为B相电压,绿色轨迹为A相电流,蓝色轨迹为RTDS控制A相电压的旌旗灯号。

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      综合以上验证测试结不雅,我们认为AMETEK CI品牌的RS系列电源的硬件设计是过硬的,100微秒的延时也是属于可接收典范围,如许我们就拥有了一个真实地可以供给大年夜90KVA到1MVA功率范围的模仿电网平台,合营RTDS体系可以实现对各类复杂电力情况的模仿, 连接各类新能源发电设备、用登载荷、储能设备等,就可以在实验室里建立起一整套完全的微电网模仿测试平台,知足科学研究及实际验证的须要。

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