CN203324398U - 一种分布式光伏逆变器测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分布式光伏逆变器测试系统，包括逆变器，逆变器的输入端和光伏阵列模拟器相连，输出端和模拟电网相连接，在逆变器和光伏阵列模拟器之间连接有直流电压传感器和直流电流传感器；在逆变器和模拟电网之间连接有交流电压传感器和交流电流传感器；直流电压传感器、直流电流传感器、交流电压传感器和交流电流传感器的输出端分别和功率分析仪相连；交流电压传感器和交流电流传感器的输出端还分别和电能质量分析仪相连；光伏阵列模拟器、功率分析仪及电能质量分析仪的输出端分别和工控机相连。该系统可分别对逆变器的性能指标进行测试，并可记录大量数据、显示图表、生成报表，便于系统的扩展、复杂实验过程的设置和采集数据的分析。

Description

一种分布式光伏逆变器测试系统

技术领域

本实用新型涉及光伏发电领域，更具体的，涉及一种分布式光伏逆变器测试系统。 

背景技术

现有技术中，在对分布式光伏逆变器的性能指标进行测试时，通常采取对各个性能指标分别进行测试的方法，而没有形成一套完整的测试系统，所以不方便对测试结果进行管理，大量的测试参数以及根据测试参数计算出的数据不能方便的进行记录和保存，并且也不能对测试结果以图表的形式显示出来，更不方便生成报表。另外，还不便于系统的扩展，对于复杂的实验，不方便进行实验过程的设置，对于所采集的数据也不便于分析。 

发明内容

基于以上问题，本实用新型的目的在于提供一种分布式光伏逆变器测试系统，该系统采用工控机结合数据采集卡建立自动测试系统，通过自动测试系统可以按照测试标准分别对逆变器的性能指标进行测试，并且可以记录大量的数据、显示图表、并生成报表，便于系统的扩展、便于复杂实验过程的设置、便于采集数据的分析。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案： 

一种分布式光伏逆变器测试系统，包括逆变器，所述逆变器的输入端和光伏阵列模拟器相连，输出端和模拟电网相连接，其中， 

在逆变器和光伏阵列模拟器之间连接有用来测量直流电压的直流电压传感器和用来测量直流电流的直流电流传感器； 

在逆变器和模拟电网之间连接有用来测量交流电压的交流电压传感器和用来测量交流电流的交流电流传感器； 

所述直流电压传感器、直流电流传感器、交流电压传感器和交流电流传感器的输出端分别和功率分析仪相连； 

所述交流电压传感器和交流电流传感器的输出端还分别和电能质量分析仪相连； 

所述光伏阵列模拟器、功率分析仪及电能质量分析仪的输出端分别和工控机相连。 

作为优选，所述交流电压传感器和交流电流传感器的输出端还分别和功率因数表相连，所述功率因数表的输出端和工控机相连。 

作为优选，所述工控机内安装有数据采集卡。 

作为优选，所述逆变器的输出端还和负载相连，所述负载和模拟电网并联。 

作为优选，所述工控机还与模拟电网、逆变器和负载相连。 

本实用新型的有益效果为，由于本实用新型所述的分布式光伏逆变器测试系统采用工控机结合数据采集卡组成测试平台，建立自动测试系统，并且工控机分别和光伏阵列模拟器、功率分析仪及电能质量分析仪相连接，可以通过测试系统对光伏阵列模拟器进行编程控制，并且测试系统还可以接收功率分析仪及电能质量分析仪的测试数据，所以通过自动测试系统可以按照测试标准分别对逆变器的性能指标进行测试，并且测试系统可以记录大量的数据、显示图表、并生成报表，所以便于系统的扩展、便于复杂实验过程的设置、便于采集数据的分析及管理。由于工控机还与模拟电网、逆变器和/或负载相连，所以还可以通过自动测试系统实现对模拟电网、负载以及光伏模拟器的设置，协调整个系统的运行。 

附图说明

图1为本实用新型具体实施例一提供的分布式光伏逆变器测试系统示意图； 

图2为本实用新型具体实施例二提供的分布式光伏逆变器测试系统示意图。 

图中： 

101、光伏阵列模拟器；102、直流电压传感器；103、工控机；104、功率分析仪；105、负载；106、模拟电网；107、交流电流传感器；108、交流电压传感器；109、逆变器；110、电能质量分析仪；111、直流电流传感器； 

201、光伏阵列模拟器；202、直流电压传感器；203、工控机；204、功率分析仪；205、负载；206、模拟电网；207、交流电流传感器；208、交流电压传感器；209、逆变器；210、电能质量分析仪；211、直流电流传感器；212、功率因数表。 

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。 

本实用新型采用工控机及数据采集卡，其中数据采集卡安装在工控机内，所述数据采集卡为16位、采样率为330k，再结合Labview测试平台，建立自动测试系统，对分布式光伏逆变器进行性能指标测试。 

具体实施例一： 

图1为本实用新型具体实施例一提供的分布式光伏逆变器测试系统示意图。如图1所示，该种分布式光伏逆变器测试系统，包括逆变器109，所述逆变器109的输入端和光伏阵列模拟器101相连，输出端和模拟电网106相连接。所述逆变器109的输出端还和负载105相连，所述负载105和模拟电网106并 联。 

其中，在逆变器109和光伏阵列模拟器101之间连接有直流电压传感器102和直流电流传感器111。直流电压传感器102用来测量光伏阵列模拟器101输出端的直流电压，直流电流传感器111用来测量光伏阵列模拟器101输出端的直流电流。 

在逆变器109和模拟电网106之间连接有交流电压传感器108和交流电流传感器107。交流电压传感器108用来测量逆变器109输出端的交流电压，交流电流传感器107用来测量逆变器109输出端的交流电流。 

所述直流电压传感器102、直流电流传感器111、交流电压传感器108和交流电流传感器107的输出端分别和功率分析仪104相连。功率分析仪104的输出端和工控机103相连。直流电压传感器102、直流电流传感器111、交流电压传感器108和交流电流传感器107可以把检测到的光伏阵列模拟器101输出端的直流电压值、直流电流值，及逆变器109输出端的交流电压值、交流电流值传送给功率分析仪104，功率分析仪104将测量数据分析后传递给工控机103。 

所述交流电压传感器108和交流电流传感器107的输出端还分别与电能质量分析仪110相连。电能质量分析仪110的输出端也和工控机103相连。交流电压传感器108和交流电流传感器107可以把检测到的逆变器109输出端的交流电压值、交流电流值传送给电能质量分析仪110，电能质量分析仪110将测量数据分析后传递给工控机103。 

所述光伏阵列模拟器101的输出端也和工控机103相连，光伏阵列模拟器101为可编程的模拟器，工控机103可以对光伏阵列模拟器101进行设置和控制。 

所述工控机103还分别与模拟电网106、逆变器109和/或负载105相连，可以通过自动测试系统实现对模拟电网106、负载105、逆变器109以及光伏模拟器101的设置，协调整个系统的运行。 

具体实施例二： 

图2为本实用新型具体实施例二提供的分布式光伏逆变器测试系统示意图。如图2所示，该种分布式光伏逆变器测试系统，包括逆变器209，所述逆变器209的输入端和光伏阵列模拟器201相连，输出端和模拟电网206相连接。所述逆变器209的输出端还和负载205相连，所述负载205和模拟电网206并联。 

其中，在逆变器209和光伏阵列模拟器201之间连接有直流电压传感器202和直流电流传感器211。直流电压传感器202用来测量光伏阵列模拟器201输出端的直流电压，直流电流传感器211用来测量光伏阵列模拟器201输出端的直流电流。 

在逆变器209和模拟电网206之间连接有交流电压传感器208和交流电流传感器207。交流电压传感器208用来测量逆变器209输出端的交流电压，交流电流传感器207用来测量逆变器209输出端的交流电流。 

所述直流电压传感器202、直流电流传感器211、交流电压传感器208和交流电流传感器207的输出端分别和功率分析仪204相连。功率分析仪204的输出端和工控机203相连。直流电压传感器202、直流电流传感器211、交流电压传感器208和交流电流传感器207可以把检测到的光伏阵列模拟器201输出端的直流电压值、直流电流值，及逆变器209输出端的交流电压值、交流电流值传送给功率分析仪204，功率分析仪204将测量数据分析后传递给工控机203。 

所述交流电压传感器208和交流电流传感器207的输出端还分别与电能质量分析仪210相连。电能质量分析仪210的输出端也和工控机203相连。交流电压传感器208和交流电流传感器207可以把检测到的逆变器209输出端的交流电压值、交流电流值传送给电能质量分析仪210，电能质量分析仪210将测量数据分析后传递给工控机203。 

所述交流电压传感器208和交流电流传感器207的输出端还分别和功率因数表212相连，所述功率因数表212的输出端和工控机203相连。交流电压传感器208和交流电流传感器207可以把检测到的逆变器209输出端的交流电压值、交流电流值传送给功率因数表212，功率因数表212将测量数据进行分析后传递给工控机203。 

所述光伏阵列模拟器201的输出端也和工控机203相连，光伏阵列模拟器201为可编程的模拟器，工控机203可以对光伏阵列模拟器201进行设置和控制。 

所述工控机203还分别与模拟电网206、逆变器209和/或负载205相连，可以通过自动测试系统实现对模拟电网206、负载205、逆变器209以及光伏模拟器201的设置，协调整个系统的运行。 

下面详细介绍逆变器性能指标的测试过程： 

（1）逆变效率的测试 

逆变器在不同运行功率下转换效率不同，而在光伏发电系统工作时由于天气条件的变化，需要逆变器工作在多个功率水平。例如欧洲逆变器效率定义为一个加权效率： 

η_EURO＝0.03η_5%+0.06η_10%+0.13η_20%+0.1η_30%+0.48η_50%+0.2η_100%

通过测试系统，预先将光伏阵列模拟器的直流电源功率（电流）设置为I1， 并在电流值达到恒定在时，通过交流电流传感器测量逆变器输出端的交流电流I2，功率分析仪根据逆变器输出端的交流电流I2与光伏阵列模拟器的直流电源功率（电流）I1的比值，计算出逆变器的效率。根据以上方法，依次完成5%到100%额定功率范围内多个功率等级的逆变器效率。 

（2）并网电流谐波的测试 

试验分别在逆变器输出为额定功率的（25～33）%、（50～66）%和100%处进行，通过交流电流传感器和交流电压传感器分别测出逆变器输出端的交流电压和交流电流，并将检测值传递给电能质量分析仪，电能质量分析仪根据交流电压值和交流电流值计算出电流谐波总畸变率和各次谐波电流含有率。 

（3）功率因数的测试 

当逆变器输出大于额定功率的50%时，通过交流电流传感器和交流电压传感器分别测出逆变器输出端的交流电压和交流电流，并将检测值传递给电能质量分析仪，或者将检测值传递给功率因数表，电能质量分析仪或功率因数表根据交流电压值和交流电流值计算出功率因数（PF）值。 

（4）直流分量的测试 

当逆变器正常运行时，通过交流电流传感器测量其输出端的交流电流值，并将交流值传递给电能质量分析仪，电能质量分析仪计算出交流电流值中的直流电流分量。规定并网运行时，逆变器向电网馈送的直流电流分量应不超过其输出电流额定值的0.5%或5mA，应取二者中较大值。 

（5）MPPT效率的测量 

静态MPP效率：测试逆变器运行在光伏阵列的最大功率点的效率。 

动态MPP效率：测试逆变器在最大功率点波动情形下的效率。 

在真实的光伏阵列中，测试MPPT效率： 

MPPT效率η_MPPT可以由下式定义 

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{MPPT}}=(\underset{T_1}{\overset{T_2}{\∫}}p\left(t\right)/p_{\mathrm{MAX}}\left(t\right)\mathrm{dt})/(T_2-T_1)$

即光伏阵列实际输出功率p与当时可以达到的最大功率pMAX的比值在一段时间内的积分再求平均值。可以离散化为： 

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{MPPT}}=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}p\left(n\right)/p_{\mathrm{MAX}}\left(n\right)/N$

由于MPPT通常是不断波动的，必须在每个采样点同时采集p和pMAX，并且经过一段时间，计算得到比较准确的静态η_MPPT。 

利用可编程的光伏阵列模拟器，使pMAX随时间阶梯形或三角形变化，在一段时间周期内的每个采样点，通过直流电流传感器和直流电压传感器获取光伏阵列当时可以达到的最大功率pMAX，通过交流电流传感器和交流电压传感器获取光伏阵列实际输出功率p的数据，并将获取的pMAX和p数据传递给功率分析仪，功率分析仪根据pMAX和p值计算得到动态η_MPPT。 

本方案解决了p和pMAX同时采集问题，采用累计统计方法，提高了静态η_MPPT的测试精度，采用时间阶梯形或三角形变化的功率设置，提高了动态η_MPPT。 

以下为对光伏系统所进行的保护试验： 

（1）过/欠压保护试验 

分别在逆变器输出为额定功率的（25～33）%、（50～66）%和100%处进行，分别往正、负方向调整模拟电网的输出电压（电压以1V增量调整，每次调整持续至少10秒）直至逆变器停止向电网供电，记录下的动作时间以及动作时的电压应满足性能指标要求。 

（2）过/欠频保护试验 

分别在逆变器输出为额定功率的（25～33）%、（50～66）%和100%进行，分别往正、负方向调整模拟电网的输出频率（频率以0.1Hz增量调整，每次调整持续至少10秒）直至逆变器停止向电网供电，记录下的动作时间以及动作时的频率，逆变器应在0.2s内停止向电网供电，同时发出警示信号。 

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种分布式光伏逆变器测试系统，包括逆变器（109，209），所述逆变器（109，209）的输入端和光伏阵列模拟器（101,201）相连，输出端和模拟电网（106,206）相连接，其特征在于， 

在逆变器（109，209）和光伏阵列模拟器（101,201）之间连接有用来测量直流电压的直流电压传感器（102,202）和用来测量直流电流的直流电流传感器（111,211）； 

在逆变器（109，209）和模拟电网（106,206）之间连接有用来测量交流电压的交流电压传感器（108,208）和用来测量交流电流的交流电流传感器（107,207）； 

所述直流电压传感器（102,202）、直流电流传感器（111,211）、交流电压传感器（108,208）和交流电流传感器（107,207）的输出端分别和功率分析仪（104,204）相连； 

所述交流电压传感器（108,208）和交流电流传感器（107,207）的输出端还分别和电能质量分析仪（110,210）相连； 

所述光伏阵列模拟器（101,201）、功率分析仪（104,204）及电能质量分析仪（110,210）的输出端分别和工控机（103，203）相连。 

2.根据权利要求1所述的分布式光伏逆变器测试系统，其特征在于，所述交流电压传感器（208）和交流电流传感器（207）的输出端还分别和功率因数表（212）相连，所述功率因数表（212）的输出端和工控机（203）相连。 

3.根据权利要求1所述的分布式光伏逆变器测试系统，其特征在于，所述工控机（103，203）内安装有数据采集卡。 

4.根据权利要求1所述的分布式光伏逆变器测试系统，其特征在于，所述逆变器（109，209）的输出端还和负载（105,205）相连，所述负载（105,205）和模拟电网（106,206）并联。 

5.根据权利要求4所述的分布式光伏逆变器测试系统，其特征在于，所述工控机（103，203）还与模拟电网（106,206）、逆变器（109，209）和负载（105,205）相连。 

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