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電網(wǎng)模擬器是一種高精度、可編程的雙向交流測(cè)試電源，核心是在實(shí)驗(yàn)室里真實(shí)復(fù)現(xiàn)電網(wǎng)的各種工況，包括正常波動(dòng)、電壓暫降 / 驟升、頻率漂移、諧波、三相不平衡、短路故障等，是新能源并網(wǎng)、儲(chǔ)能、充電樁、微網(wǎng)設(shè)備研發(fā)與認(rèn)證的關(guān)鍵設(shè)備。
一、核心定義與原理
本質(zhì)：背靠背雙向 PWM 變流器（整流 + 逆變），能量可雙向流動(dòng)（既能輸出也能吸收），與普通單向交流電源有本質(zhì)區(qū)別。
架構(gòu)：輸入隔離變壓器→PWM 整流器→直流母線→PWM 逆變器→LC 濾波器→輸出；三相獨(dú)立控制，可分調(diào)電壓、頻率、相位。
關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)：不污染公共電網(wǎng)，可模擬極端故障而不影響真實(shí)電網(wǎng)。
二、核心功能
基礎(chǔ)電網(wǎng)模擬
三相電壓 / 頻率獨(dú)立可調(diào)：0–500V、40–70Hz，精度可達(dá) 0.01%。
三相不平衡：可設(shè)置任意相角與幅值偏差。
諧波疊加：2–50 次諧波，總諧波畸變率（THD）可調(diào)。
故障穿越測(cè)試（LVRT/HVRT）
電壓暫降 / 驟升：0–120% 額定電壓，10ms 級(jí)快速切換。
低電壓穿越（LVRT）：模擬電網(wǎng)短路，電壓跌落至 20%/50%/75%，持續(xù)數(shù)百毫秒，測(cè)試逆變器不脫網(wǎng)能力。
高電壓穿越（HVRT）：模擬電網(wǎng)甩負(fù)荷，電壓升至 110%/120%，測(cè)試過壓耐受。
動(dòng)態(tài)與穩(wěn)態(tài)測(cè)試
頻率漸變 / 階躍：模擬電網(wǎng)頻率漂移（如 49–51Hz）。
電壓閃變、波動(dòng)：模擬電弧爐、電機(jī)啟動(dòng)等擾動(dòng)。
阻抗模擬：串聯(lián)線路阻抗，模擬長(zhǎng)線路壓降與諧振。
高級(jí)應(yīng)用
能量雙向流動(dòng)：適配 V2G 充電樁、儲(chǔ)能變流器（PCS）的放電回饋測(cè)試。
多機(jī)并聯(lián)：?jiǎn)螜C(jī) 500kVA–30MW，可并至 100MW 級(jí)，滿足電站級(jí)測(cè)試。
自動(dòng)化測(cè)試：內(nèi)置多國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（如 GB/T 36995、IEC 61000），自動(dòng)生成報(bào)告。
三、典型應(yīng)用場(chǎng)景
新能源發(fā)電：光伏逆變器、風(fēng)電變流器并網(wǎng)認(rèn)證（LVRT/HVRT、諧波、頻率響應(yīng)）。
儲(chǔ)能系統(tǒng)：儲(chǔ)能變流器（PCS）充放電、并網(wǎng)離網(wǎng)切換、孤島保護(hù)測(cè)試。
新能源汽車：充電樁（含 V2G）、車載充電機(jī)（OBC）的電網(wǎng)適應(yīng)性與放電測(cè)試。
微網(wǎng)與虛擬電廠：源 - 網(wǎng) - 荷 - 儲(chǔ)協(xié)同仿真，驗(yàn)證孤島運(yùn)行、并網(wǎng)切換、調(diào)頻調(diào)壓策略。
電能質(zhì)量設(shè)備：APF、SVG、有源濾波器的補(bǔ)償效果與響應(yīng)速度測(cè)試。
四、電網(wǎng)模擬器與普通交流電源的區(qū)別
選型關(guān)鍵：
功率等級(jí)：覆蓋被測(cè)設(shè)備額定功率，留 20% 余量。
電壓范圍：0–480V（低壓）或 0–690V（中壓）。
動(dòng)態(tài)響應(yīng)：電壓切換時(shí)間≤10ms，滿足 LVRT 測(cè)試。
諧波能力：至少 2–25 次諧波，THD≥30%。
雙向功能：V2G / 儲(chǔ)能測(cè)試必須支持能量回饋。
五、電網(wǎng)模擬器總結(jié)
| 對(duì)比項(xiàng) | 電網(wǎng)模擬器 | 普通可編程交流電源 |
|---|---|---|
| 能量流向 | 雙向（可吸收回饋） | 單向（僅輸出） |
| 工況模擬 | 短路、暫降、諧波、不平衡 | 僅穩(wěn)壓穩(wěn)頻，簡(jiǎn)單波動(dòng) |
| 控制精度 | 電壓 0.01%，頻率 0.001Hz | 電壓 0.1%，頻率 0.01Hz |
| 適用場(chǎng)景 | 并網(wǎng)認(rèn)證、故障穿越、V2G | 老化測(cè)試、普通供電 |
