一種大容量可調(diào)模擬rlc試驗負載的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載和應(yīng)用其進行孤島效應(yīng)檢測的方法。大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載由開關(guān)S0、R負載、L負載和C負載組成。R負載、L負載和C負載都采用矩陣式連接方式，每個電阻、電感和電容都與一個開關(guān)并聯(lián)，可以方便實現(xiàn)電阻、電感和電容的投切，實現(xiàn)精確負載加載。在電網(wǎng)中孤島效應(yīng)檢測區(qū)域安裝所述的大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載，通過檢測逆變器輸出電壓的頻率是否超出并網(wǎng)標準規(guī)定的頻率，判斷孤島效應(yīng)是否發(fā)生。
【專利說明】一種大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載，屬于電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載是用于模擬現(xiàn)場實際負載運行特性的裝置，被廣泛 應(yīng)用于大功率交流電源、柴油發(fā)電機組、變壓器、通信電源、不間斷電源（UPS)、逆變器等設(shè) 備的功率試驗、電氣試驗、老化試驗及可靠性試驗等領(lǐng)域，以測試上述設(shè)備的各項電氣性能 指標?，F(xiàn)有大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載包括阻性負載、感性負載、容性負載三種負載形式 及其組合，負載容量的匹配方法通常是通過確定負載內(nèi)部各功耗元器件的電阻值、電容值、 電感值，控制方式是通過手動或電動控制相應(yīng)負載的控制繼電器實現(xiàn)相應(yīng)兀件加減載，W 足所需要的大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載功率。
[0003] 這種負載的控制方式存在以下不足：1.多數(shù)元器件性能需要元器件在額定電壓 和額定負荷條件才能達到固有設(shè)計參數(shù)，特別是負荷條件對元器件的電氣性能和功能影響 更大，但這需要有很大的配套模擬RLC試驗負載，大容量的模擬RLC試驗負載不僅成本高、 而且體積大。2.傳統(tǒng)大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載采用人工手動調(diào)節(jié)，無法實現(xiàn)自動調(diào)節(jié) 和精準控制，加載的精度不高，而且匹配時計算量大，耗時長。為減小工作難度，通常采用簡 化的混合型負載，即電阻元器件中有電感或電容的存在，不能夠?qū)崿F(xiàn)真正的純阻性、純?nèi)菪?和純感性負載的模擬，影響了模擬試驗的準確性和可信性。
[0004] 目前，針對大容量可調(diào)模擬組合負載需要精確實時匹配與控制，尚未提出一種有 效的解決方案，也未見有公開的專利。
[0005] 因此，設(shè)計一種能夠滿足不同類型設(shè)備試驗要求，進行大容量可調(diào)模擬RLC試驗 負載容量實時調(diào)節(jié)與精確匹配與控制技術(shù)研究是一項新的研究課題。
[0006]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)精確實時匹配與控制的大容量可 調(diào)模擬組合RLC負載。
[0008] 本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是： 技術(shù)方案一： 一種大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載，由開關(guān)S0、R負載、L負載和C負載組成；所述R負 載、L負載和C負載并聯(lián)后與所述開關(guān)SO串聯(lián)； 所述R負載由電阻R1-R9、開關(guān)S1-S9、開關(guān)S28-S31組成；所述電阻R1-R3、開關(guān)S30、 電阻R6、電阻R5、電阻R4、開關(guān)S29、電阻R7-R9依次串聯(lián)；所述開關(guān)S1-S9分別與所述電阻 R1-R9并聯(lián)；所述開關(guān)S28 -端接所述電阻R1，其另一端接所述電阻R4與所述開關(guān)S29間 的結(jié)點；所述開關(guān)S31 -端接所述電阻R9,其另一端接所述電阻R6與所述開關(guān)S30間的結(jié) 占 . 所述L負載由電感L1-L9、開關(guān)S10-S18、開關(guān)S32-S35組成；所述電感L1-L3、開關(guān)S34、 電感L6、電感L5、電感L4、開關(guān)S33、電感L7-L9依次串聯(lián)；所述開關(guān)S10-S18分別與所述電 感L1-L9并聯(lián)；所述開關(guān)S32 -端接所述電感L1，其另一端接所述電感L4與所述開關(guān)S13 間的結(jié)點；所述開關(guān)S35 -端接所述電感L9,其另一端接所述電感L6與所述開關(guān)S34間的 結(jié)點； 所述C負載由電容C1-C9、開關(guān)S19-S27、開關(guān)S36-S39組成；所述電容C1-C3、開關(guān)S38、 電容C6、電容C5、電容C4、開關(guān)S37、電容C7-C9依次串聯(lián)；所述開關(guān)S19-S27分別與所述電 容C1-C9并聯(lián)；所述開關(guān)S36 -端接所述電容C1，其另一端接所述電容C4與所述開關(guān)S13 間的結(jié)點；所述開關(guān)S35 -端接所述電容C9,其另一端接所述電容C6與所述開關(guān)S34間的 結(jié)點。
[0009] 技術(shù)方案二： 一種應(yīng)用所述的大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載的孤島效應(yīng)檢測方法，在電網(wǎng)中孤島 效應(yīng)檢測區(qū)域安裝所述的大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載，循環(huán)檢測逆變器輸出電壓的頻率 是否超出并網(wǎng)標準規(guī)定的頻率，如果超出，判定為孤島效應(yīng)發(fā)生。
[0010] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于： 1、本發(fā)明的大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載解決了大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載精確加 載問題，可實現(xiàn)純阻性負載、純感性負載和純?nèi)菪载撦d的加載，其原理科學，結(jié)構(gòu)簡單，具有 創(chuàng)新和實用價值。
[0011] 2、本發(fā)明的大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載可解決在實際交流電壓值與負載元器 件額定電壓不等的情況下的恒功率加載問題，實現(xiàn)精確負載的加載，有效地提高了容量匹 配精度，其效果十分顯著。
[0012] 3、本發(fā)明的大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載可實現(xiàn)在三相不平衡時，采用矩陣式結(jié) 構(gòu)，使得各相恒功率精確匹配加載。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種大容量電源類設(shè)備的試驗測 試。
[0013] 4、本發(fā)明的孤島效應(yīng)檢測方法可以方便準確地進行孤島效應(yīng)檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0015] 圖1是本發(fā)明的原理方框圖； 圖2是本發(fā)明R負載1的電路原理圖； 圖3是本發(fā)明L負載1的電路原理圖； 圖4是本發(fā)明C負載1的電路原理圖。

【具體實施方式】
[0016] 實施例1 : 參考圖1，一種大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載，由開關(guān)S0、R負載、L負載和C負載組成； 所述R負載、L負載和C負載并聯(lián)后與所述開關(guān)SO串聯(lián)； 參考圖2,所述R負載由電阻R1-R9、開關(guān)S1-S9、開關(guān)S28-S31組成；所述電阻R1-R3、 開關(guān)S30、電阻R6、電阻R5、電阻R4、開關(guān)S29、電阻R7-R9依次串聯(lián)；所述開關(guān)S1-S9分別 與所述電阻R1-R9并聯(lián)；所述開關(guān)S28 -端接所述電阻R1，其另一端接所述電阻R4與所述 開關(guān)S29間的結(jié)點；所述開關(guān)S31 -端接所述電阻R9,其另一端接所述電阻R6與所述開關(guān) S30間的結(jié)點； 參考圖3,所述L負載由電感L1-L9、開關(guān)S10-S18、開關(guān)S32-S35組成；所述電感L1-L3、 開關(guān)S34、電感L6、電感L5、電感L4、開關(guān)S33、電感L7-L9依次串聯(lián)；所述開關(guān)S10-S18分 別與所述電感L1-L9并聯(lián)；所述開關(guān)S32 -端接所述電感Ll，其另一端接所述電感L4與所 述開關(guān)S13間的結(jié)點；所述開關(guān)S35 -端接所述電感L9,其另一端接所述電感L6與所述開 關(guān)S34間的結(jié)點； 參考圖4,所述C負載由電容C1-C9、開關(guān)S19-S27、開關(guān)S36-S39組成；所述電容C1-C3、 開關(guān)S38、電容C6、電容C5、電容C4、開關(guān)S37、電容C7-C9依次串聯(lián)；所述開關(guān)S19-S27分 別與所述電容C1-C9并聯(lián)；所述開關(guān)S36 -端接所述電容Cl，其另一端接所述電容C4與所 述開關(guān)S13間的結(jié)點；所述開關(guān)S35 -端接所述電容C9,其另一端接所述電容C6與所述開 關(guān)S34間的結(jié)點。
[0017] 通過9個電阻形成矩陣式連接，每個電阻都并聯(lián)有一路開關(guān)，根據(jù)實際負載的需 要可以組成不同阻值的電阻負載。同理，9個電感形成矩陣式連接，每個電感都并聯(lián)有一路 開關(guān)，根據(jù)實際負載的需要可以組成不同電感值的電感負載。9個電容形成矩陣式連接，每 個電容都并聯(lián)有一路開關(guān)，根據(jù)實際負載的需要可以組成不同電容值的電容負載。
[0018] 通過開關(guān)的選擇對RLC負載進行并網(wǎng)投切，當只需要增加 R負載時，將SKTS39的 開關(guān)全部閉合，形成只有R并到電網(wǎng)。同理，當需要增加電容或電感時，只需打開相應(yīng)器件 的開關(guān)，實現(xiàn)該器件參與負載并聯(lián)。
[0019] 阻性負載功率分布為： 單相：0· 01 - 0· 1KW, 0· 1-1KW, 1-10KW, 10-20KW, (A 相、B 相、C 相分別 31. 1KW);三相 合計：93. 3KW 三相：10KW、20KW、30KW、40KW、100KW、100KW、100KW、100KW、200KW、200KW、200KW、 200KW, 200KW； 共計：1593. 3KW 可以實現(xiàn)最小IOW步進的調(diào)節(jié)，也可以實現(xiàn)三相不平衡帶載。
[0020] 感性負載的功率分布： 單相：0· 01 - 0· I kVar, 0· 1-1 kVar, 1-10 kVar, 10-20 kVar, (A 相、B 相、C 相分別 31. I KVA);三相合計：93. 3 kVar 三相：10 kVar、20 kVar、30 kVar、50 kVar、100 kVar、100 kVar、100 kVar、100 kVar、 200 kVar、200 kVar、200 kVar、200 kVar、200 kVar ; 共計：1593. 3 kVar 可以實現(xiàn)最小〇. 01 KVar步進的調(diào)節(jié)，也可以實現(xiàn)三相不平衡帶載，可以和容性負載配 合實現(xiàn)孤島測試時候，三相諧振調(diào)節(jié)的要求。
[0021] 容性負載的功率分布： 單相：0· 01 - 0· I kVar, 0· 1-1 kVar, 1-10 kVar, 10-20 kVar, (A 相、B 相、C 相分別 31. I KVA);三相合計：93. 3 kVar 三相：10 kVar、20 kVar、30 kVar、50 kVar、100 kVar、100 kVar、100 kVar、100 kVar、 200 kVar、200 kVar、200 kVar、200 kVar、200 kVar ; 共計：1593. 3 kVar 本發(fā)明提供的大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載的控制技術(shù)，可實現(xiàn)大容量負載的模擬， 可根據(jù)試驗需求實時、精確地加減載大容量模擬RLC試驗負載容量，可以模擬大容量純阻 性、純感性和純?nèi)菪缘呢撦d的加減載以及三相不平衡負載的運行狀態(tài),各相的恒功率加載。
[0022] 實施例2 : 一種應(yīng)用所述的大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載的孤島效應(yīng)檢測方法，在電網(wǎng)中孤島 效應(yīng)檢測區(qū)域安裝所述的大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載，循環(huán)檢測逆變器輸出電壓的頻率 是否超出并網(wǎng)標準規(guī)定的頻率，如果超出，判定為孤島效應(yīng)發(fā)生。
[0023] 通過對電阻，電容，電感的自主選擇采用的輸出頻率擾動孤島效應(yīng)檢測方法的工 作原理為：系統(tǒng)通過控制逆變器使其輸出電壓的頻率JL ,與電網(wǎng)電壓的頻率存在一定的 誤差Δ/ (在并網(wǎng)標準允許范圍內(nèi)）；當電網(wǎng)正常工作時，由于鎖相環(huán)電路的矯正作用，△/ 終在一個較小的范圍內(nèi)，逆變器正常工作；當電網(wǎng)出現(xiàn)故障時將發(fā)生變化，在逆變器下一個 工頻周期內(nèi)，系統(tǒng)將以/iw為基準，然后加上設(shè)定的頻率誤差4/去控制Z im，從而導致Δ/ 進一步增加。該過程不斷重復(fù)，直至超出并網(wǎng)標準的規(guī)定，從而進行孤島保護動作。
[0024] 最后應(yīng)當說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡 管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所述領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：依然 可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何 修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
【權(quán)利要求】
1. 一種大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載，其特征在于：由開關(guān)SO、R負載、L負載和C負 載組成；所述R負載、L負載和C負載并聯(lián)后與所述開關(guān)SO串聯(lián)； 所述R負載由電阻R1-R9、開關(guān)S1-S9、開關(guān)S28-S31組成；所述電阻R1-R3、開關(guān)S30、 電阻R6、電阻R5、電阻R4、開關(guān)S29、電阻R7-R9依次串聯(lián)；所述開關(guān)S1-S9分別與所述電阻 R1-R9并聯(lián)；所述開關(guān)S28 -端接所述電阻R1，其另一端接所述電阻R4與所述開關(guān)S29間 的結(jié)點；所述開關(guān)S31 -端接所述電阻R9,其另一端接所述電阻R6與所述開關(guān)S30間的結(jié) 占. 所述L負載由電感L1-L9、開關(guān)S10-S18、開關(guān)S32-S35組成；所述電感L1-L3、開關(guān)S34、 電感L6、電感L5、電感L4、開關(guān)S33、電感L7-L9依次串聯(lián)；所述開關(guān)S10-S18分別與所述電 感L1-L9并聯(lián)；所述開關(guān)S32 -端接所述電感L1，其另一端接所述電感L4與所述開關(guān)S13 間的結(jié)點；所述開關(guān)S35 -端接所述電感L9,其另一端接所述電感L6與所述開關(guān)S34間的 結(jié)點； 所述C負載由電容C1-C9、開關(guān)S19-S27、開關(guān)S36-S39組成；所述電容C1-C3、開關(guān)S38、 電容C6、電容C5、電容C4、開關(guān)S37、電容C7-C9依次串聯(lián)；所述開關(guān)S19-S27分別與所述電 容C1-C9并聯(lián)；所述開關(guān)S36 -端接所述電容C1，其另一端接所述電容C4與所述開關(guān)S13 間的結(jié)點；所述開關(guān)S35 -端接所述電容C9,其另一端接所述電容C6與所述開關(guān)S34間的 結(jié)點。
2. -種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載的孤島效應(yīng)檢測方法，其 特征在于：在電網(wǎng)中孤島效應(yīng)檢測區(qū)域安裝所述的大容量可調(diào)模擬RLC試驗負載，循環(huán)檢 測逆變器輸出電壓的頻率/_是否超出并網(wǎng)標準規(guī)定的頻率，如果超出，判定為孤島效應(yīng)發(fā) 生。
【文檔編號】G01R31/00GK104459393SQ201410728535
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】王磊, 胡文平, 高駿, 賈京華, 王瑞欣 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河北省電力公司電力科學研究院, 河北省電力建設(shè)調(diào)整試驗所