西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、許繼集團(tuán)有限公司的研究人員李宇飛、王躍等，在2015年第3期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文，提出了一種用于分布式發(fā)電并網(wǎng)變流器測(cè)試的波動(dòng)電壓發(fā)生裝置方案，解決了分布式發(fā)電并網(wǎng)變流器在實(shí)際電網(wǎng)中不易測(cè)試的難題。該裝置基于級(jí)聯(lián)H 橋拓?fù)洌潆妷旱燃?jí)可拓展，可高精度地輸出頻率為0.5~25Hz 和波動(dòng)幅值為0~10%基波電壓幅值的波動(dòng)電壓，可模擬不平衡度可調(diào)節(jié)的三相不平衡電網(wǎng)，不平衡度范圍為0~10%。它可以完成并網(wǎng)變流器對(duì)電網(wǎng)電壓幅值和頻率偏差，波動(dòng)電壓以及電網(wǎng)不平衡的適應(yīng)能力等多種測(cè)試。

本文分析了裝置的工作原理，并以基于本文所提出裝置拓?fù)涞?5kV-6MW 風(fēng)機(jī)變流器低頻擾動(dòng)測(cè)試裝置上進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)為例，充分證明了這種波動(dòng)電壓發(fā)生裝置用于分布式發(fā)電并網(wǎng)變流器測(cè)試的可行性和有效性。

基于光伏、風(fēng)能以及生物能等新能源的分布式發(fā)電近年來(lái)在電力工業(yè)領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注。大多數(shù)分布式發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的接口是通過(guò)電力電子并網(wǎng)變流器實(shí)現(xiàn)的，因此，要保證分布式發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并網(wǎng)變流器的穩(wěn)定性和抗擾動(dòng)性就顯得至關(guān)重要。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定以及光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定不僅提出了對(duì)新能源分布式發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越能力的要求，也提出了對(duì)電壓和頻率適應(yīng)能力的要求，包括電壓和頻率偏差適應(yīng)能力、非對(duì)稱(chēng)故障適應(yīng)能力、電網(wǎng)諧波適應(yīng)能力以及電壓波動(dòng)和閃變適應(yīng)能力。

如果能在并網(wǎng)變流器并網(wǎng)運(yùn)行之前對(duì)并網(wǎng)變流器進(jìn)行電網(wǎng)適應(yīng)性測(cè)試、并網(wǎng)運(yùn)行評(píng)估，將大大提高分布式發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。然而，在分布式發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，很難在大電網(wǎng)中直接對(duì)變流器進(jìn)行測(cè)試，原因有兩點(diǎn)：首先，電網(wǎng)無(wú)法按照需求模擬各種非正常工況；其次，直掛電網(wǎng)的測(cè)試方式會(huì)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定造成影響。如果使用可編程電源在較低電壓等級(jí)下對(duì)樣機(jī)進(jìn)行測(cè)試，也只能部分反映真實(shí)工況，無(wú)法完整復(fù)現(xiàn)正常并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)高電壓、大功率工況帶來(lái)的問(wèn)題。

因此，設(shè)計(jì)一種分布式發(fā)電并網(wǎng)變流器測(cè)試裝置是非常必要的，圖1所示為測(cè)試系統(tǒng)與分布式發(fā)電系統(tǒng)連接示意圖，虛線表示不經(jīng)測(cè)試裝置的并網(wǎng)運(yùn)行模式，測(cè)試系統(tǒng)以電壓源方式運(yùn)行，模擬不同的電網(wǎng)工況，分布式發(fā)電系統(tǒng)對(duì)于測(cè)試系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可以看作是一個(gè)電流源。

本文設(shè)計(jì)的基于級(jí)聯(lián)H 橋[3-10]拓?fù)涞牟▌?dòng)電壓發(fā)生裝置是開(kāi)創(chuàng)性的，目前還沒(méi)有同類(lèi)型的測(cè)試裝置可以同時(shí)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：電壓等級(jí)可拓展，輸出電壓幅值頻率可調(diào)，可高精度地輸出頻率為0.5~25Hz 和波動(dòng)幅值為0~10%基波電壓幅值的波動(dòng)電壓，可模擬不平衡度可調(diào)節(jié)的三相不平衡電網(wǎng)，不平衡度范圍為0～10%。

而移動(dòng)式和固定式低電壓穿越測(cè)試裝置已經(jīng)是一種成熟的工業(yè)產(chǎn)品，因此這種測(cè)試裝置不僅解決了實(shí)際電網(wǎng)中并網(wǎng)變流器不易測(cè)試的難題，而且填補(bǔ)了分布式發(fā)電并網(wǎng)變流器測(cè)試的空白，并且輸出的測(cè)試電壓精度很高。此文有望為分布式發(fā)電并網(wǎng)變流器測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)提供一個(gè)可參照的標(biāo)準(zhǔn)。

本文討論了測(cè)試裝置的工作原理，并以在基于所提出測(cè)試裝置拓?fù)涞?5kV-6MW 風(fēng)機(jī)變流器低頻擾動(dòng)測(cè)試裝置上進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)為例，充分證明了這種波動(dòng)電壓發(fā)生裝置用于分布式發(fā)電并網(wǎng)變流器測(cè)試的可行性和有效性。此35kV-6MW 風(fēng)機(jī)變流器測(cè)試裝置安裝在河北省張家口市國(guó)家能源大型風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)研發(fā)（實(shí)驗(yàn)）中心。

結(jié)論

本文提出了一種用于分布式發(fā)電并網(wǎng)變流器測(cè)試的波動(dòng)電壓發(fā)生裝置設(shè)計(jì)方案。測(cè)試裝置電壓等級(jí)可拓展，可匹配不同電壓等級(jí)的分布式發(fā)電系統(tǒng)，同時(shí)在本文所提出的控制方案下，裝置達(dá)到了以下性能指標(biāo)：輸出頻率為45～66Hz 的額定電壓，精度達(dá)到0.01Hz，輸出幅值為20%~120%額定幅值的電壓，誤差小于0.1%；輸出頻率為0.5~25Hz和波動(dòng)幅值為0~10%基波電壓幅值的波動(dòng)電壓，并且誤差小于0.1%；輸出不平衡度范圍為0~10%的三相不平衡電壓，精度達(dá)到0.1%，并且輸出三相不平衡電壓時(shí)，負(fù)序電壓幅值相位可調(diào)；輸出額定電壓的THD 可以達(dá)到2%以下。

該方案有望為分布式發(fā)電并網(wǎng)變流器測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)提供一個(gè)可參考的標(biāo)準(zhǔn)。最后，本文以在基于所提出拓?fù)涞?5kV-6MW 風(fēng)機(jī)變流器低頻擾動(dòng)測(cè)試裝置上進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)為例，充分證明了這種波動(dòng)電壓發(fā)生裝置用于分布式發(fā)電并網(wǎng)變流器適應(yīng)能力測(cè)試的可行性和有效性。