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電網模擬器是一種高精度、可編程的雙向交流測試電源，核心是在實驗室里真實復現電網的各種工況，包括正常波動、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、儲能、充電樁、微網設備研發與認證的關鍵設備。
一、核心定義與原理
本質：背靠背雙向 PWM 變流器（整流 + 逆變），能量可雙向流動（既能輸出也能吸收），與普通單向交流電源有本質區別。
架構：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；三相獨立控制，可分調電壓、頻率、相位。
關鍵優勢：不污染公共電網，可模擬極端故障而不影響真實電網。
二、核心功能
基礎電網模擬
三相電壓 / 頻率獨立可調：0–500V、40–70Hz，精度可達 0.01%。
三相不平衡：可設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。
故障穿越測試（LVRT/HVRT）
電壓暫降 / 驟升：0–120% 額定電壓，10ms 級快速切換。
低電壓穿越（LVRT）：模擬電網短路，電壓跌落至 20%/50%/75%，持續數百毫秒，測試逆變器不脫網能力。
高電壓穿越（HVRT）：模擬電網甩負荷，電壓升至 110%/120%，測試過壓耐受。
動態與穩態測試
頻率漸變 / 階躍：模擬電網頻率漂移（如 49–51Hz）。
電壓閃變、波動：模擬電弧爐、電機啟動等擾動。
阻抗模擬：串聯線路阻抗，模擬長線路壓降與諧振。
高級應用
能量雙向流動：適配 V2G 充電樁、儲能變流器（PCS）的放電回饋測試。
多機并聯：單機 500kVA–30MW，可并至 100MW 級，滿足電站級測試。
自動化測試：內置多國標準（如 GB/T 36995、IEC 61000），自動生成報告。
三、典型應用場景
新能源發電：光伏逆變器、風電變流器并網認證（LVRT/HVRT、諧波、頻率響應）。
儲能系統：儲能變流器（PCS）充放電、并網離網切換、孤島保護測試。
新能源汽車：充電樁（含 V2G）、車載充電機（OBC）的電網適應性與放電測試。
微網與虛擬電廠：源 - 網 - 荷 - 儲協同仿真，驗證孤島運行、并網切換、調頻調壓策略。
電能質量設備：APF、SVG、有源濾波器的補償效果與響應速度測試。
四、電網模擬器與普通交流電源的區別
選型關鍵：
功率等級：覆蓋被測設備額定功率，留 20% 余量。
電壓范圍：0–480V（低壓）或 0–690V（中壓）。
動態響應：電壓切換時間≤10ms，滿足 LVRT 測試。
諧波能力：至少 2–25 次諧波，THD≥30%。
雙向功能：V2G / 儲能測試必須支持能量回饋。
五、電網模擬器總結
| 對比項 | 電網模擬器 | 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 | 僅穩壓穩頻，簡單波動 |
| 控制精度 | 電壓 0.01%，頻率 0.001Hz | 電壓 0.1%，頻率 0.01Hz |
| 適用場景 | 并網認證、故障穿越、V2G | 老化測試、普通供電 |
