CN201699430U - 分布式光伏电源并网逆变器测试装置 - Google Patents

分布式光伏电源并网逆变器测试装置 Download PDF

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Abstract

一种分布式光伏电源并网逆变器测试装置，该装置由光伏模拟直流电源(1)、电网特性模拟交流电源(4)、防孤岛检测装置(3)、待测的光伏并网逆变器(2)以及测试控制系统(5)构成；光伏模拟直流电源(1)一端与低压电网(8)相连，另一端接入待测光伏并网逆变器(2)的直流输入端；电网特性模拟交流电源(4)和防孤岛检测装置(3)一端均接入待测光伏并网逆变器(2)的交流输出端，电网特性模拟交流电源(4)另一端接入低压电网(8)；测试控制系统分别与光伏模拟直流电源(1)、电网特性模拟交流电源(4)相连接，采集和控制待测光伏并网逆变器输入输出端的电压数据。本实用新型适用分布式光伏电源并网逆变器的测试。

Description

分布式光伏电源并网逆变器测试装置
技术领域
本实用新型涉及一种分布式光伏电源并网逆变器测试装置，属新能源发电技术领域。
背景技术
随着太阳能光伏发电并网应用越来越多，对光伏发电逆变器的测试和评估系统需求就越为迫切。目前针对该领域，国内、国外已有一系列相关标准推出，在标准和规定中，对光伏发电逆变器的电能质量、有功和无功控制能力、防孤岛保护性能、电压频率响应特性、低电压耐受能力等参数做了规定和限制。同时，为评估光伏发电系统的通用性能，也需要对发电系统的效率、最大功率跟踪性能、系统关键部位温度、功能安全性等参数检测作出了相关规定。研究并网实验系统的实现方式，设计太阳能光伏发电逆变器测试系统，在专业的光伏并网逆变器测试中提高测试效率，实现测试数据的提取、保存和分析是电力部门必须具备的技术手段，也是保障分布式光伏电源有序并网的重要措施。
并网逆变器是光伏并网发电系统的核心变流设备，需具备高效的电能转换，良好的电能质量，且能够匹配电网的电能特性，实现孤岛等特性的功能性保护，目前国内尚无专门的检测设备，国内正在建设的光伏并网试验基地主要以大容量并网电站为主要研究对象，针对小容量分布式光伏电源的并网逆变器需研制相应的专用测试系统。
分布式光伏电源并网逆变器的具体测试项目需依据中国国家相关标准和北美、欧洲的相关技术标准设定，测试内容包括两大部分，一是并网性能检测，包括电能质量、有功和无功控制能力、防孤岛保护性能、电压频率响应特性、低电压耐受能力等；二是通用技术条件检测，包括最大功率跟踪性能、效率测试、系统关键部件发热量、各项保护功能等。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种分布式光伏电源并网逆变器测试装置，模拟分布式光伏电源并网运行时的各种状态，对并网逆变器的各项性能实施全面的测试。
本实用新型的技术方案是，所述装置由光伏模拟直流电源(1)、电网特性模拟交流电源(4)、防孤岛检测装置(3)、待测的光伏并网逆变器(2)以及测试控制系统(5)构成；光伏模拟直流电源(1)一端与低压电网(8)相连，另一端接入待测光伏并网逆变器(2)的直流输入端；电网特性模拟交流电源(4)和防孤岛检测装置(3)一端均接入待测光伏并网逆变器(2)的交流输出端，电网特性模拟交流电源(4)另一端接入低压电网(8)；测试控制系统分别与光伏模拟直流电源(1)、电网特性模拟交流电源(4)相连接，并控制其输出电压的大小，采集和控制待测光伏并网逆变器输入输出端的电压数据。
本实用新型所述的光伏模拟直流电源采用三相全控整流桥+Buck降压斩波变换方式，接入被测逆变器直流输入端，模拟光伏电池工作特性，提供满足特定V-I曲线的直流输出，以检测逆变器在真实环境下的工作状况。光伏模拟直流电源的主电路如图2所示，该电路由基于IGBT的三相全控整流桥AC/DC、Buck降压斩波电路DC/DC和稳压电容所构成；所述三相全控整流桥AC/DC输入端接公共低压电网，将交流转换为直流，通过耦合电容C送至Buck降压斩波电路DC/DC，实现输出直流电压0-700V可调，从而模拟出光伏电池在各种工况下的输出。
本实用新型电网特性模拟电源由整流和逆变，以及变压器三部分组成，电路结构如图3所示。电网特性模拟电源的主电路由变压器380/300、基于IGBT的三相全控整流桥AC/DC、电压源型逆变电路AC/DC和稳压电容所构成；变压器的输入端接接公共低压电网，变压器的次边接入基于IGBT的全控整流桥，将300V左右的低压交流转化为直流，直流端接有电容以稳压，电容后端接有电压源型逆变电路，将直流转化为0V-400V可调的交流输出，其中还可叠加各次谐波，交流输出端与被测并网逆变器的交流输出端相连，以模拟分布式光伏电源并网时电网电压波动、频率波动、电网背景谐波等工况，以测试并网逆变器的性能和在各种电网状态下的工作情况。
本实用新型所述的防孤岛检测装置主电路由阻性负载、感性负载和容性负载三部分构成，接入被测逆变器交流输出端，功率因数在±0.3～1范围内可调整，实现多个工作点的选择。
本实用新型所述的测试控制系统结构如图4所示，所述系统由测试系统主机、人机显示及操作平台、功率分析仪接口、通讯端口组成，测试控制系统主机通过模拟电源通讯端口与光伏模拟直流电源的主电路、电网特性模拟电源的主电路相联，并和待测的光伏并网逆变器连接。用于控制测试信号，采集分析测试数据。
本实用新型的有益效果是：本实用新型可模拟光伏电池的各项输出特性及电网的各种状态，依据现有技术标准，完整实现对光伏并网逆变器电能质量、有功和无功控制能力、防孤岛、电压频率响应特性、低电压耐受能力、最大功率跟踪性能、效率测试、系统关键部件发热量及保护性能的测试试验。
本实用新型适用分布式光伏电源并网逆变器的测试和检验。
附图说明
图1为本实用新型结构组成示意图；
图2为本实用新型中光伏模拟直流电源的主电路示意图；
图3为本实用新型中电网特性模拟电源的主电路示意图；
图4为本实用新型中测试系统结构框图；
图中图号：(1)光伏模拟直流电源；(2)被测光伏并网逆变器；(3)防孤岛检测装置；(4)电网特性模拟交流电源；(5)测试控制系统；(6)直流源调控；(7)交流源调控；(8)公共低压电网300-400Vac；(9)三相全控整流桥AC/DC；(10)Buck降压斩波电路DC/DC；(11)变压器380/300；(12)三相全控整流桥AC/DC；(13)电压源型逆变电路AC/DC；(14)并入电网逆变器交流输出端。
具体实施方式
本实用新型实施例如图1所示，本实用新型实施例分布式光伏电源并网逆变器测试装置由光伏模拟直流电源(1)、电网特性模拟交流电源(4)、防孤岛检测装置(3)、待测的光伏并网逆变器(2)以及测试控制系统(5)构成。光伏模拟直流电源(1)一端与低压电网(8)相连，另一端接入待测光伏并网逆变器(2)的直流输入端。电网特性模拟交流电源(4)和防孤岛检测装置(3)一端均接入待测光伏并网逆变器(2)的交流输出端，电网特性模拟交流电源(4)另一端接入低压电网(8)。测试时，根据测试要求，由测试控制系统发出指令，光伏模拟直流电源模拟光伏电池的各种运行工况，提供满足特定V-I曲线的直流输出，以检测逆变器在真实环境下的工作状况；电网特性模拟交流电源同样根据测试控制系统发出的指令，模拟电网电压波动、频率波动及电网背景谐波，以检测逆变器在各种电网状态下的工作情况；防孤岛检测装置在电网特性模拟交流电源断开的情况下，模拟多个工作点，以检验并网逆变器的孤岛检测和相应的保护能力。
图2所示为本实用新型实施例光伏模拟直流电源的主电路示意图。该电路通过基于IGBT的全控整流桥将低压电网300-400V的交流转化为直流，直流端接有电容以稳压，电容后端接有BUCK降压斩波电路，实现输出直流电压0-700V可调，最大直流电流为60A，从而模拟出光伏电池在各种工况下的输出。
图3所示为本实用新型实施例电网特性模拟电源的主电路示意图。该电路通过380V/300V的变压器接入300V-400V低压电网，变压器的次边接入基于IGBT的全控整流桥，将300V左右的低压交流转化为直流，直流端接有电容以稳压，电容后端接有电压源型逆变电路，将直流转化为0V-400V可调的交流输出，其中还可叠加各次谐波，交流输出端与被测并网逆变器的交流输出端相连，以模拟分布式光伏电源并网时电网电压波动、频率波动、电网背景谐波等工况，以测试并网逆变器的性能。
图4所示为本实用新型实施例测试系统结构框图，测试控制系统由测试系统主机、人机显示及操作平台、功率分析仪接口、通讯端口组成，测试控制系统主机通过模拟电源通讯端口与光伏模拟直流电源的主电路、电网特性模拟电源的主电路相联，并和待测的光伏并网逆变器连接。用于控制测试信号，采集分析测试数据。

Claims (5)

1.一种分布式光伏电源并网逆变器测试装置，其特征是，所述装置由光伏模拟直流电源(1)、电网特性模拟交流电源(4)、防孤岛检测装置(3)、待测的光伏并网逆变器(2)以及测试控制系统(5)构成；光伏模拟直流电源(1)一端与低压电网(8)相连，另一端接入待测光伏并网逆变器(2)的直流输入端；电网特性模拟交流电源(4)和防孤岛检测装置(3)一端均接入待测光伏并网逆变器(2)的交流输出端，电网特性模拟交流电源(4)另一端接入低压电网(8)；测试控制系统分别与光伏模拟直流电源(1)、电网特性模拟交流电源(4)相连接，并控制其输出电压的大小，采集和控制待测光伏并网逆变器输入输出端的电压数据。
2.根据权利要求1所述的分布式光伏电源并网逆变器测试装置，其特征是，所述光伏模拟直流电源的主电路由基于IGBT的三相全控整流桥AC/DC、Buck降压斩波电路DC/DC和稳压电容所构成；基于IGBT的三相全控整流桥AC/DC输入端接公共低压电网，将交流转换为直流，通过耦合电容C送至Buck降压斩波电路DC/DC，实现输出直流电压0-700V可调，模拟出光伏电池在各种工况下的输出。
3.根据权利要求1所述的分布式光伏电源并网逆变器测试装置，其特征是，所述电网特性模拟电源的主电路由变压器380/300、基于IGBT的三相全控整流桥AC/DC、电压源型逆变电路AC/DC和稳压电容所构成；变压器的输入端接公共低压电网，变压器的次边接入基于IGBT的全控整流桥，将300V左右的低压交流转化为直流，直流端接有电容以稳压，电容后端接有电压源型逆变电路，将直流转化为0V-400V可调的交流输出。
4.根据权利要求1所述的分布式光伏电源并网逆变器测试装置，其特征是，所述防孤岛检测装置主电路由阻性负载、感性负载和容性负载三部分构成，接 入被测逆变器交流输出端。
5.根据权利要求1所述的分布式光伏电源并网逆变器测试装置，其特征是，所述测试控制系统由测试主机、人机显示及操作平台、功率分析仪接口、通讯端口组成，与光伏模拟直流电源的主电路、电网特性模拟电源的主电路和待测的光伏并网逆变器连接。 
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