文 献 综 述
1.选题的背景及意义
当今社会环境恶化越来越严重，传统能源的大量消耗不仅给环境带来了污染，更使能源进一步短缺。因此，为了解决能源短缺成了现在全球热点关注的话题。分布式发电作为清洁能源，因其投资小、发电方式灵活等优点而备受各界关注[1]，分布式发电与电网联合运行可以提高电力系统的经济性、可靠性和灵活性，并且可以大大减小环境污染。对于可持续发展有着重大意义。因此对分布式发电进行研究时测试分布式发电在电网中的故障对分布式发电的研究有着重大的意义。这样可以保证在实际应用中在并网发电时可顺利解决电网故障，为电网提供必要的有功或无功支撑。因为电网故障有着很大的偶然性和不可控性，所以研究电网模拟器有着重大意义。电网模拟器选择合适的拓扑结构有利于提高电压等级、减小电压波形的畸变率，提高电网模拟器的模拟精度。
2.国内外研究现状及发展趋势
2.1电网模拟器发展现状
文献[1]首先提出了采用模拟装置来模拟各种电网故障，从而可以研究负载在电网故障情况下的工作特性。研究采用无差拍控制以实现对输出电压的无静差控 制，并设计了一台10kVA的三相模拟装置用以模拟电压跌落、谐波、不平衡等电网故障。文献[2]最早提到了电网模拟器的概念，为了实现对输出电压的无 静差控制，虚拟了一个与实际电路正交的电路并采用dq变换将其转化为旋转坐标系下的直流量，从而可以采用PI调节器实现无静差控制。作者建立了单相的模拟器系统并模拟了电压变化的电网故障。但文中更多的是关注控制方法的研究而非电网模拟器本身。文献[3]设计了200kW的电网模拟器用于模拟电网电压的跌落、暂升以及高次谐波电压，并设计了由阻性、感性以及容性元件组成的负载模拟器，使得研究人员可以模拟电网出现严重故障时分布式系统的工作情况，但报告中并未提没有及模拟器的电路组成以及控制方法，因而少有技术参数可循。文献[4]提出了一种中压分布式系统的测试设备，根据EN以及IEC标准总结了常见的电网故障情况，采用静止坐标系下的比例谐振调节器实现无静差控制，最后设计了一台15kVA的设备并模拟了电压跌落、三相不平衡、零序分量以及谐波电压故障。文献[5]将电网模拟器等效为一个电压源与输出阻抗串联的形式，建立了50kVA的模拟器系统并重点研究了采用控制方法虚拟电网的阻抗。[6]研究了一种基于DSP的交流电源，这种交流电源输出 电压和频率分别在85～250V以及47～63Hz范围内可变，并且可以输出包含高次谐波的电压，文中采用了广义预测控制实现了对输出电压的无静差制。
2.1.1电网模拟器拓扑结构发展
电网模拟器的结构如图1所示，包括输入单元、能量转换单元、输出单元以及检测与控制单元。其中能量转换单元是电网模拟器的核心部分，包括两个环节：(1)整流环节：作用是将输入的电网电压转换成直流电，为后级的逆变环节提供稳定的直流电压。（2）逆变环节：作用是将整流环节产生的直流电压转换成交流电压输出，模拟电网电压的正常情况以及各种故障情况[7]。
图1电网模拟器结构图
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