阻抗分压式电网模拟器原理与应用

阻抗分压式电网模拟器是结构最简单、容量最大、应用场合最广的电网模拟器，各国的低电压穿越认证测试主要采用此结构的模拟器阻抗分压式电网模拟器的电路拓扑如图8-11所示。图中，X₁，X₂分别为限流电抗和短路电抗；S₁，S₂为断路器开关；参数设计时通常忽略其中电阻的影响。

模拟故障发生前，断路器S₁闭合，图8-11中A点电压为电网电压，需进行电网故障模拟时，首先将断路器S₁断开，电抗X₁接入主电路，被测设备正常稳态运行；其次，闭合S₂，由阻抗分压原理，此时，A点电压变化为X₂上的压降，实现电压跌落；一定时间后，断开S₂，电网电压恢复正常。故障模拟期间，电网输出功率不应超过其额定功率和短路阻抗的最大耐受功率。为能准确模拟电网电压跌落，且不降低电网的输出功率，需合理选取X₁和X₂的电感值。

阻抗分压式电网模拟器的等效电路如图8-12所示。图中，被测设备等效为可控电流源i_EUT。短路阻抗X₁，X₂接入电网时，将从电网吸收无功功率，考虑电网容量和短时过电流能力的限制，X₁，X₂吸收无功功率的最大值应不超过电网的额定容量S_gN，由此可得短路阻抗X₁，X₂的最小值为

图8-11 基于阻抗分压形式的 电网模拟器主电路拓扑

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图8-12 基于阻抗分压形式的 电网模拟器等效电路

根据图8-12等效电路，被测设备输出电流i_EUT和电网电压u_g均会对A点电压值产生影响。忽略电路中非线性因素，由叠加原理可知，A点电压为

一般，若被测设备输出电流i_EUT单独作用时的A点电压小于u_g单独作用时A点电压的5%时，i_EUT的作用在实际计算中可忽略。为降低被测设备对电网模拟器输出电压的影响，由式（8-2）可知，所需电网容量较大，X₁和X₂的电感值较小。通常要求电网（模拟电网）容量至少是被测设备容量的3～5倍^[12]。

由式（8-1）及电网电压跌落幅度的要求即可确定短路阻抗的取值范围，再根据实际情况确定其具体参数；若要实现不对称电压跌落模拟，只需根据跌落要求分别设计各相的短路阻抗值即可。