CN102768319B - 一种光伏并网逆变器可靠性试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光伏并网逆变器可靠性试验装置，包括三相市电输入模块，a个单相整流器，b个待测光伏并网逆变器，c个单相整流器，d个待测光伏并网逆变器，e个单相整流器，f个待测光伏并网逆变器，所述a、b、c、d、e、f是不为0的自然数。本发明采用三相四线制交流电源供电，直流电压使用工频隔离变压器隔离，使用简单的全波整流技术，利用三相电源每相电压本身的相位差，有效地抑制了光伏并网逆变器的直流输入端纹波电流，同时电路简单，成本低，效率高，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及光伏并网逆变器可靠性试验，尤其是可适用于多台光伏并网逆变器可靠性试验装置。
背景技术
太阳能并网逆变器在正常使用时，输入直流端由太阳能电池板提供能量。但是由于太阳能电池板受天气影响很大，能量很难控制，所以，在开发逆变器或者实验的时候一般使用可编程直流电源作为太阳能并网逆变器的供电电源。可编程直流电源虽然功能比较全面，但是成本很高，且可靠性低、控制复杂，损耗大。特别是在逆变器批量可靠性试验时，由于每台逆变器都要进行最大功率跟踪（MPPT），故需要多台可编程直流源供电，无论在能耗上还是设备上都要付出很高的成本。
太阳能并网逆变器在老化试验中，采用一般的直流电源，即单相整流源，整流源使用的交流电和太阳能并网逆变器并网的交流电是同一个交流电，会造成太阳能并网逆变器输入纹波电流很大，造成逆变器工作时的整机损耗增加，存在损坏逆变器的风险，会降低逆变器使用寿命。这是因为，逆变器正常工作的时侯，逆变器的直流输入端的母线电压上都会从逆变端（即电网端）映射低频（100/120Hz）纹波电压。逆变输出电流需要对电网电压进行锁相，当电网电压达到峰值时，逆变输出电流也会达到峰值，从逆变器的直流输入端母线上输出的能量在电网半个周期内是最大的，此时逆变器的直流输入端的母线电压处于纹波电压的波谷点附近（由于负载不是纯阻性，母线纹波电压的波峰波谷和电网电压峰值点会存在一定的相位差）。由于母线电压处于波谷低点，升压控制就会加强，增大升压占空比D来稳定母线电压，在升压开关管导通时，根据升压电感电流的计算公式UL=L*ΔIL/Δt，其中UL=UDC，Δt=D*T（T为升压开关管的高频开关周期），UL增加，Δt增加，就会同时导致ΔIL大大增加。ΔIL增加之后会导致电感感量下降，即L变小，反过来继续导致ΔIL大大增加。所以导致太阳能并网逆变器的输入波纹电流很大，很容易损毁逆变器。一般的直流源对于非隔离的并网逆变器还会导致对地漏电流增加，存在安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种光伏并网逆变器可靠性试验装置，能实现对光伏并网逆变器的可靠性进行试验。
本发明采用以下方案实现：一种光伏并网逆变器可靠性试验装置，包括三相市电输入模块,其特征在于:
所述三相市电输入模块的第一相线、中线连接到a个第一单相整流器的交流输入端，所述第一单相整流器的直流输出端连接到b个第一待测光伏并网逆变器，所述第一待测光伏并网逆变器的交流输出端接至所述三相市电输入模块的第三相线、中线；
所述三相市电输入模块的第二相线、中线连接到c个第二单相整流器的交流输入端，所述第二单相整流器的直流输出端连接到d个第二待测光伏并网逆变器，所述第二待测光伏并网逆变器的交流输出端接至所述三相市电输入模块的第一相线、中线；
所述三相市电输入模块的第三相线、中线连接到e个第三单相整流器的交流输入端，所述第三单相整流器的直流输出端连接到f个第三待测光伏并网逆变器，所述第三待测光伏并网逆变器的交流输出端接至所述三相市电输入模块的第二相线、中线；
所述a、b、c、d、e、f是不为0的自然数。
在本发明一实施例中，所述第一单相整流器包括一单相隔离变压器和一单相整流桥堆。
在本发明一实施例中，所述单相整流桥堆还包括至少一个滤波电容，所述滤波电容并联接在所述单相整流桥堆的直流输出端。
在本发明一实施例中，所述第二单相整流器与所述第一单相整流器相同。
在本发明一实施例中，所述第三单相整流器与所述第一单相整流器相同。
在本发明一实施例中，所述第二相线的交流电压相位比第一相线的交流电压相位滞后120°，所述第三相线的交流电压相位比第二相线的交流电压相位滞后120°。
在本发明一实施例中，所述a、b、c、d、e、f均等于1。
在本发明一实施例中，还包括第一输入缓冲装置、第二输入缓冲装置和第三输入缓冲装置，所述三相市电输入模块的第一相线、中线串接所述第一输入缓冲装置至所述第一单相整流器的交流输入端，所述三相市电输入模块的第二相线、中线串接所述第二输入缓冲装置至所述第二单相整流器的交流输入端，所述三相市电输入模块的第三相线、中线串接所述第三输入缓冲装置至所述第三单相整流器的交流输入端。
在本发明一实施例中，还包括第一输出缓冲装置、第二输出缓冲装置和第三输出缓冲装置，所述第一单相整流器的直流输出端串接所述第一输出缓冲装置至所述第一待测光伏并网逆变器的直流输入端，所述第二单相整流器的直流输出端串接所述第二输出缓冲装置至所述第二待测光伏并网逆变器的直流输入端，所述第三单相整流器的直流输出端串接所述第三输出缓冲装置至所述第三待测光伏并网逆变器的直流输入端。
在本发明一实施例中，所述a、c、e均等于2且所述b、d、f均等于3。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
（1）利用三相电源每个相线本身的相位差120°，有效地抑制了光伏并网逆变器的直流输入端纹波电流，有效地保护了待测的光伏并网逆变器，具备了高可靠性的特点。
（2）每台并网逆变器的直流输入能量是从交流电网获取，然后通过并网发电又将能量回馈到交流电网，效率高、能耗少。
（3）待测光伏并网逆变器的直流输入端的电压采用工频隔离变压器隔离，使用简单的全波整流技术，电路简单，成本低、容易制造。
（4）特别适合作为光伏并网逆变器的批量可靠性试验。
附图说明
图1是本发明一实施例的光伏并网逆变器可靠性试验装置原理图。
图2是本发明另一实施例的光伏并网逆变器可靠性试验装置原理图。
图3是本发明再一实施例的9台光伏并网逆变器并行可靠性试验装置的原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本实施例提供一种光伏并网逆变器可靠性试验装置，包括三相市电输入模块10、一个第一单相整流器21、一个第二单相整流器22、一个第三单相整流器23、一个第一待测光伏并网逆变器31、一个第二待测光伏并网逆变器32和一个第三待测光伏并网逆变器33。所述三相市电输入模块10的第一相线A和中线N接所述第一单相整流器21，所述第一单相整流器21的直流输出端接所述第一待测光伏并网逆变器31的直流输入端，所述第一待测光伏并网逆变器31的交流输出端接至所述三相市电输入模块10的第三相线C和中线N；所述三相市电输入模块10的第二相线B和中线N接所述第二单相整流器22，所述第二单相整流器22的直流输出端接所述第二待测光伏并网逆变器32的直流输入端，所述第二待测光伏并网逆变器32的交流输出端接至所述三相市电输入模块10的第一相线A和中线N；所述三相市电输入模块10的第三相线C和中线N接所述第三单相整流器23，所述第三单相整流器23的直流输出端接所述第三待测光伏并网逆变器33的直流输入端，所述第三待测光伏并网逆变器33的交流输出端接至所述三相市电输入模块10的第二相线B和中线N。
如图2所示，本实施例提供另一种光伏并网逆变器可靠性试验装置，所述第一单相整流器21包括单相隔离变压器T1和单相整流桥堆211，所述第二单相整流器22包括单相隔离变压器T2和单相整流桥堆221，所述第三单相整流器23包括单相隔离变压器T3和单相整流桥堆231。
为了进一步提高单相整流器输出的电压稳定，该装置还包括至少一个滤波电容，所述单相整流桥堆211的直流输出端并接上滤波电容51，所述滤波电容51可由电容C11、电容C12……电容C1n并联构成，所述单相整流桥堆221的直流输出端并接上滤波电容52，所述滤波电容52可由电容C21、电容C22……电容C2n并联构成，所述单相整流桥堆231的直流输出端并接上滤波电容53，所述滤波电容53可由电容C31、电容C32……电容C3n并联构成。
该装置还进一步包括第一输入缓冲装置41、第二输入缓冲装置42、第三输入缓冲装置43。所述三相市电输入模块10的第一相线A和中线N串接所述第一输入缓冲装置41至所述第一单相整流器21的交流输入端，所述三相市电输入模块10的第二相线B和中线N串接所述第二输入缓冲装置42至所述第二单相整流器22的交流输入端，所述三相市电输入模块10的第三相线C和中线N串接所述第三输入缓冲装置43至所述第三单相整流器23的交流输入端。
该装置还进一步包括第一输出缓冲装置61、第二输出缓冲装置62、第三输出缓冲装置63，所述第一单相整流器21的直流输出端串接所述第一输出缓冲装置61至所述第一待测光伏并网逆变器31的直流输入端，所述第二单相整流器22的直流输出端串接所述第二输出缓冲装置62至所述第二待测光伏并网逆变器32的直流输入端，所述第三单相整流器23的直流输出端串接所述第三输出缓冲装置63至所述第三待测光伏并网逆变器33的直流输入端。
本发明的光伏并网逆变器可靠性试验装置工作原理如下：
所述第一待测光伏并网逆变器31的直流输入电压，由所述三相市电输入模块的第一相线A的交流电压经过所述第一隔离变压器T1、单相整流桥堆211的整流之后得到，所述单相整流桥堆211与A相交流电压之间由所述隔离变压器T1隔离，所述第一待测光伏并网逆变器31的交流输出电压接至所述三相市电输入模块的第三相线C交流电。通过调整所述隔离变压器T1的原边Np1和副边Ns1的线圈匝数比可以得到不同的直流电压。
所述第二待测光伏并网逆变器32的直流输入电压，由所述三相市电输入模块的第二相线B的交流电压经过所述第二隔离变压器T2、单相整流桥堆221的整流之后得到，所述单相整流桥堆221与B相交流电压之间由所述隔离变压器T2隔离，所述第二待测光伏并网逆变器32的交流输出电压接至所述三相市电输入模块的第一相线A交流电。通过调整所述隔离变压器T2的原边Np2和副边Ns2的线圈匝数比可以得到不同的直流电压。
所述第三待测光伏并网逆变器33的直流输入电压，由所述三相市电输入模块的第三相线C的交流电压经过所述第三隔离变压器T3、单相整流桥堆231的整流之后得到，所述单相整流桥堆231与C相交流电压之间由所述隔离变压器T3隔离，所述第三待测光伏并网逆变器33的交流输出电压接至所述三相市电输入模块的第二相线B交流电。通过调整所述隔离变压器T3的原边Np3和副边Ns3的线圈匝数比可以得到不同的直流电压。适用于不同功率的光伏并网逆变器，只需要根据逆变器的功率选择相应功率等级的元器件即可，适用性强。
综上，由于待测光伏并网逆变器（包括第一待测光伏并网逆变器、第二待测光伏并网逆变器、第三待测光伏并网逆变器）的直流输入能量是从所述三相市电输入模块的交流电网获取，然后通过并网发电又到将能量回馈所述三相市电输入模块的交流电网，在这个过程中损耗的能量很少，达到节约能源的目的。所述待测光伏并网逆变器的直流输入端的交流纹波电压比输出交流电压的相位滞后120°，能够很好地抑制所述待测光伏并网逆变器输电入端的纹波流，起到保护所述待测光伏并网逆变器的作用，所以不需要在待测光伏并网逆变器的直流输入端之前加上为抑制纹波电流的滤波电路。同时电路没有复杂的控制模块，工艺简单，可靠性很高，成本低，效率高。
如图3所示，本实施例提供一种9台光伏并网逆变器并行可靠性试验装置，所述三相市电输入模块10的第一相线A和中线N接2个所述第一单相整流器的交流输入端，所述2个第一单相整流器的直流输出端均接至3个所述第一待测光伏并网逆变器的直流输入端，所述3个第一待测光伏并网逆变器的交流输出端均接至所述三相市电输入模块10的第三相线C和中线N；
所述三相市电输入模块10的第二相线B和中线N接2个所述第二单相整流器的交流输入端，所述2个第二单相整流器的直流输出端均接至3个所述第二待测光伏并网逆变器的直流输入端，所述3个第二待测光伏并网逆变器的交流输出端均接至所述三相市电输入模块10的第一相线A和中线N；
所述三相市电输入模块10的第三相线C和中线N接2个所述第三单相整流器的交流输入端，所述2个第三单相整流器的直流输出端均接至3个所述第三待测光伏并网逆变器的直流输入端，所述3个第三待测光伏并网逆变器的交流输出端均接至所述三相市电输入模块10的第二相线B和中线N。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种光伏并网逆变器可靠性试验装置，包括三相市电输入模块，其特征在于:
所述三相市电输入模块的第一相线、中线连接到a个第一单相整流器的交流输入端，所述第一单相整流器的直流输出端连接到b个第一待测光伏并网逆变器，所述每个第一待测光伏并网逆变器的直流输入电压均由所述三相市电输入模块的第一相线的交流电压经过一个第一隔离变压器和一个单相整流桥堆的整流之后得到，所述单相整流桥堆与所述第一相线的交流电压之间由所述第一隔离变压器隔离，所述第一待测光伏并网逆变器的交流输出端接至所述三相市电输入模块的第三相线、中线；通过调整所述第一隔离变压器的原边和副边的线圈匝数比可以得到不同的直流电压，以使该第一相线适用于不同功率的第一待测光伏并网逆变器；
所述三相市电输入模块的第二相线、中线连接到c个第二单相整流器的交流输入端，所述第二单相整流器的直流输出端连接到d个第二待测光伏并网逆变器，所述每个第二待测光伏并网逆变器的直流输入电压均由所述三相市电输入模块的第二相线的交流电压经过一个第二隔离变压器和一个单相整流桥堆的整流之后得到，所述单相整流桥堆与所述第二相线的交流电压之间由所述第二隔离变压器隔离，所述第二待测光伏并网逆变器的交流输出端接至所述三相市电输入模块的第一相线、中线；通过调整所述第二隔离变压器的原边和副边的线圈匝数比可以得到不同的直流电压，以使该第二相线适用于不同功率的第二待测光伏并网逆变器；
所述三相市电输入模块的第三相线、中线连接到e个第三单相整流器的交流输入端，所述第三单相整流器的直流输出端连接到f个第三待测光伏并网逆变器，所述每个第三待测光伏并网逆变器的直流输入电压均由所述三相市电输入模块的第三相线的交流电压经过一个第三隔离变压器和一个单相整流桥堆的整流之后得到，所述单相整流桥堆与所述第三相线的交流电压之间由所述第三隔离变压器隔离，所述第三待测光伏并网逆变器的交流输出端接至所述三相市电输入模块的第二相线、中线；通过调整所述第三隔离变压器的原边和副边的线圈匝数比可以得到不同的直流电压，以使该第三相线适用于不同功率的第三待测光伏并网逆变器；所述第一单相整流器包括一单相隔离变压器和一单相整流桥堆；
所述a、b、c、d、e、f是不为0的自然数。
2.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器可靠性试验装置，其特征在于：所述单相整流桥堆还包括至少一个滤波电容，所述滤波电容并联接在所述单相整流桥堆的直流输出端。
3.根据权利要求2所述的光伏并网逆变器可靠性试验装置，其特征在于：所述第二单相整流器与所述第一单相整流器相同。
4.根据权利要求2所述的光伏并网逆变器可靠性试验装置，其特征在于：所述第三单相整流器与所述第一单相整流器相同。
5.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器可靠性试验装置，其特征在于：所述第二相线的交流电压相位比第一相线的交流电压相位滞后120°，所述第三相线的交流电压相位比第二相线的交流电压相位滞后120°。
6.根据权利要求1至5任一项所述的光伏并网逆变器可靠性试验装置，其特征在于：所述a、b、c、d、e、f均等于1。
7.根据权利要求6所述的光伏并网逆变器可靠性试验装置，其特征在于：还包括第一输入缓冲装置、第二输入缓冲装置和第三输入缓冲装置，所述三相市电输入模块的第一相线、中线串接所述第一输入缓冲装置至所述第一单相整流器的交流输入端，所述三相市电输入模块的第二相线、中线串接所述第二输入缓冲装置至所述第二单相整流器的交流输入端，所述三相市电输入模块的第三相线、中线串接所述第三输入缓冲装置至所述第三单相整流器的交流输入端。
8.根据权利要求6所述的光伏并网逆变器可靠性试验装置，其特征在于：还包括第一输出缓冲装置、第二输出缓冲装置和第三输出缓冲装置，所述第一单相整流器的直流输出端串接所述第一输出缓冲装置至所述第一待测光伏并网逆变器的直流输入端，所述第二单相整流器的直流输出端串接所述第二输出缓冲装置至所述第二待测光伏并网逆变器的直流输入端，所述第三单相整流器的直流输出端串接所述第三输出缓冲装置至所述第三待测光伏并网逆变器的直流输入端。
9.根据权利要求1至5任一项所述的光伏并网逆变器可靠性试验装置，其特征在于：所述a、c、e均等于2且所述b、d、f均等于3。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Device for testing reliabilities of photovoltaic grid-connected inverters Effective date of registration: 20141030 Granted publication date: 20140416 Pledgee: Bank of Communications Ltd. Zhangzhou branch Pledgor: ZHANGZHOU KEHUA TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: 2014350000046 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210818 Address after: 363000 No. 11, Jinxing Road, Xiangcheng District, Zhangzhou City, Fujian Province Patentee after: Zhangzhou Kehua Electric Technology Co.,Ltd. Address before: 363000 Zhangzhou Kehua Technology Co., Ltd., Beidou Industrial Park, Jinfeng Industrial Zone, Zhangzhou City, Fujian Province Patentee before: ZHANGZHOU KEHUA TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220624 Address after: 361001 room 208-38, Hengye building, No. 100, Xiangxing Road, Xiamen Torch High tech Zone (Xiang'an) Industrial Zone, Xiamen, Fujian Patentee after: Xiamen Kehua shuneng Technology Co.,Ltd. Address before: 363000 No. 11, Jinxing Road, Xiangcheng District, Zhangzhou City, Fujian Province Patentee before: Zhangzhou Kehua Electric Technology Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230406 Granted publication date: 20140416 Pledgee: Bank of Communications Ltd. Zhangzhou branch Pledgor: ZHANGZHOU KEHUA TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: 2014350000046 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |