[发明专利]基于模块化可编程电网线路阻抗模拟装置及其控制方法

权利要求书

1.基于模块化可编程电网线路阻抗模拟装置，其特征是，包括：

多个并联的线路阻抗模拟单元，各线路阻抗模拟单元输出端通过分支断路器并联在一起，接入不同检测设备的输入端，模拟实验所需的线路阻抗及电压，实现对线路阻抗电压跌落的模拟试验；

还包括主控单元；对于任意需要模拟的试验，主控单元首先将三相电压进行分解成三相独立的复数形式；

将线路电压参数进行复数拆解为实部、虚部、复数式，通过数模转换计算出模、角度和弧度；

根据需要模拟的系统源电压，将电压的幅值和相位转换成源电压的直角坐标分量，作为设定的输出电压初始值；

同时接收控制界面线缆库中下发的相应线缆规格型号的参数，将线路的复数形式分解为阻抗和感抗，阻抗是复数的实部，感抗是复数的虚部，输出电流检测反馈到主控单元对电流进行快速傅氏变换FFT分析，输出电流的复数形式，分解为有功分量和无功分量，有功分量作为复数的实部，无功分量作为复数的虚部，将转换的输出电流的复数和线路的复数相乘，得到输出电流在线路上的压降的直角坐标分量，也是复数形式；

通过设定源电压指令的复数减去输出电流在线路上的压降的复数，得到实际输出电压的复数，即实际输出电压的直角坐标分量；

经过反向快速傅氏变换FFT计算，把频域的转换成时域的实际电压波形和检测到的输出电压反馈信号经过PI调节器输出PWM驱动信号去驱动阻抗模拟单元逆变器精确模拟实际线缆末端电压。

2.如权利要求1所述的基于模块化可编程电网线路阻抗模拟装置，其特征是，每组阻抗模拟单元均包括隔离式PWM整流单元和PWM逆变的两级变换单元，在隔离式PWM整流单元的整流侧和PWM逆变的两级变换单元的交流侧均连接有RC高频滤波吸收电路，每组阻抗模拟单元的直流母线由各组的隔离式PWM整流单元分别控制。

3.如权利要求1所述的基于模块化可编程电网线路阻抗模拟装置，其特征是，隔离式PWM整流单元采用PWM整流方式将交流电压转换成可控的直流电压；隔离式PWM整流单元与模拟逆变器的直流母线串联，直流母线采用支撑电容两个串联进行能量交换，直流母线电压由直流母线支撑的储能电容器维持，其串联中点为各组模拟逆变器的中线N，直流母线正负与模拟逆变器组件直流输入连接。

4.如权利要求1所述的基于模块化可编程电网线路阻抗模拟装置，其特征是，还包括主控单元、控制界面单元；

所述主控单元接收控制界面单元下发的指令信息，模拟阻性、感性及阻感性阻抗，将需要模拟的线缆库参数通过控制界面单元下发指令信号至主控单元；

所述主控单元根据下发的指令信号，通过指令运算形成驱动指令电流驱动线路阻抗模拟单元去产生实际的模拟阻抗，主控单元连接单元线路阻抗模拟单元，通过光纤与线路阻抗模拟单元通讯；

所述线路阻抗模拟单元输出侧电流采样信号反馈到主控单元，主控单元根据电流采样信号的电流值，与控制界面单元下发的线缆参数进行复数计算，真实模拟电压跌落情况；线路阻抗模拟装置输出端的电压信号反馈至控制单元的输入端，根据设定参数与实际输出参数的差值进行微调，保证输出精度。

5.如权利要求4所述的基于模块化可编程电网线路阻抗模拟装置，其特征是，所述阻抗模拟单元输出电压霍尔检测信号和输出电流互感器检测信号反馈到主控单元中的指令电压运算单元的输入端，精确修正阻抗模拟单元的输入参数，主动调整直流母线工作电压，保护参数设定及监控控制输出电压的幅值大小，主控单元的指令信号通过光纤传输下发至各个阻抗模拟单元，下发的指令信号通过阻抗模拟单元的控制器产生驱动信号，控制模拟逆变器的通断，根据下发的指令计算出实际长度规格型号线缆的线路阻抗值，模拟出实际线缆的末端电压值。

6.如权利要求4所述的基于模块化可编程电网线路阻抗模拟装置，其特征是，所述控制界面单元内置常用线缆库，根据线缆参数国标值，将不同电压等级、不同型号和材质的线缆单位长度的电阻值和感抗值参数内置在控制界面单元，根据试验需求，通过选择需要的线缆型号、截面积，模拟不同型号和材质的线缆，满足不同试验及检测需求；

还包括独立的辅助供电系统，为主控单元和控制界面单元提供供电电源。