CN203352191U - 一种多适应性光伏逆变器检测系统 - Google Patents

一种多适应性光伏逆变器检测系统 Download PDF

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周荣蓉
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Abstract

本实用新型公开了一种多适应性光伏逆变器检测系统,包括隔离变压器、光伏电池模拟电源、模拟电网装置、多抽头变压器、防孤岛检测装置、光伏电站和储能系统;其400V公用配电网进线与隔离变压器连接后再依次与电源进线母线和试验母线连接;电源进线母线分别与光伏电池模拟电源、模拟电网装置、光伏电站和储能系统连接;模拟电网装置的输出端依次与多抽头变压器和防孤岛检测装置连接;被测逆变器的输入端与光伏电池模拟电源连接,其输出端与多抽头变压器连接。该系统能够满足目前市场上100kW以下、任意输出电压等级的中小型光伏逆变器测试要求,且实现检测流程的高度自动化,并可适应并网逆变器和离网逆变器检测。

Description

一种多适应性光伏逆变器检测系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于新能源领域,具体涉及一种多适应性光伏逆变器检测系统。
背景技术
[0002] 光伏逆变器是光伏发电系统的核心部分,其性能直接决定着整个系统的好坏,无论是离网型逆变器还是并网型逆变器,在产品最终定型投放市场之前都需要通过各种性能测试。目前逆变器所做的测试项目包括电气性能测试、并网特性测试和安规测试。逆变器检测平台可以模拟光伏逆变器的实际运行环境,包括输入、输出及常见的一些工况;图1为常见的逆变器检测平台结构图。
[0003] 平台中可控直流电源可以模拟光伏电池板的特性,公用电网或模拟电网连接逆变器的输出,防孤岛检测装置可以测试逆变器的防孤岛特性,同时在检测离网型逆变器时也可以作为逆变器的负载。
[0004] 但该检测平台仍不能满足现有逆变器测试,随着需求和标准的不断提高,在原有平台上增加了一些新的功能。
[0005] 现今,随着能源危机的加剧,发展清洁能源已经成为大势所趋,未来智能电网中分布式发电设备所占比重将逐渐增加,光伏发电系统可以直接将电能输入公用电网,也可以和储能、用电设备形成微网独立运行,因此需要测试平台能够模拟出不同的运行环境,此外不同的光伏组件电气特性相差极大,测试平台也需要具备模拟不同组件电气特性能力。
[0006]目前不同国家的光伏逆变器输出电压相差较大,也没有相关标准统一逆变器输出电压,逆变器输出电压从120V至400V均有,当前一些地区公用配电网为三相线电压400V、单相电压220V两种,模拟电网装置需要能够在不降低自身容量的前提下满足不同电压等级逆变器运行要求。
实用新型内容
[0007] 针对现有技术的不足,本实用新型提出一种多适应性光伏逆变器检测系统,能够适应目前市场上IOOkW以下、任意输出电压等级的中小型逆变器,实现逆变器检测的高度自动化,有效提高检测效率。
[0008] 本实用新型提供的一种多适应性光伏逆变器检测系统,其改进之处在于,所述系统包括隔离变压器、光伏电池模拟电源、模拟电网装置、多抽头变压器、防孤岛检测装置、光伏电站和储能系统;
[0009] 400V公用配电网进线与所述隔离变压器连接后再依次与所述电源进线母线和试验母线连接;所述电源进线母线分别与所述光伏电池模拟电源、所述模拟电网装置、光伏电站和储能系统连接;
[0010] 所述模拟电网装置的输出端依次与所述多抽头变压器和所述防孤岛检测装置连接;
[0011] 被测逆变器的输入端与所述光伏电池模拟电源连接,其输出端与所述多抽头变压器连接。
[0012] 其中,所述光伏电站包括并网逆变器和光伏组件;所述光伏组件通过并网逆变器连接到所述电源进线母线。
[0013] 其中,所述光伏组件包括单品光伏组件、多品光伏组件、薄膜光伏组件和激光光伏组件;
[0014] 所述单品光伏组件、所述多品光伏组件、所述薄膜光伏组件和所述激光光伏组件均配有一个并网逆变器后与所述电源进线母线连接。
[0015] 其中,所述单品光伏组件、多品光伏组件、薄膜光伏组件和激光光伏组件均与所述被测逆变器的输入端连接。
[0016] 其中,所述储能系统包括全钒液流电池、锂电池和双向变流器;
[0017] 所述全钒液流电池和所述锂电池各自配有双向变流器后接入所述电源进线母线。
[0018] 其中,所述系统包括开关S1、开关S2、开关S3、开关S4、开关S5、开关S6、开关S7、开关S8、开关S9、开关S10、开关S11、开关S12和接触器;
[0019] 所述开关SI设置在所述400V公用配电网和所述隔离变压器之间;
[0020] 所述开关S2设置在所述隔离变压器和所述电源进线母线之间;
[0021] 所述开关S3设置在所述并网逆变器和所述电源进线母线之间;
[0022] 所述开关S4设置在所述并网逆变器和所述光伏组件之间;
[0023] 所述开关S5设置在所述光伏电池模拟电源和所述电源进线母线之间;
[0024] 所述开关S6设置在所述光伏电池模拟电源和所述被测逆变器之间;
[0025] 所述开关S7设置在所述光伏组件和所述被测逆变器之间;
[0026] 所述开关S8和所述开关S9设置在所述模拟电网装置两端,通过开关与所述电源进线母线连接;
[0027] 所述开关SlO设置在所述模拟电网装置和所述多抽头变压器之间;
[0028] 所述开关Sll设置在所述电源进线母线和所述试验母线之间;
[0029] 所述开关S12设置在所述储能系统和所述电源进线母线之间。
[0030] 其中,所述系统包括控制开关状态和数据监测的集成监控操作系统。
[0031] 与现有技术比,本实用新型的有益效果为:
[0032] 本实用新型能够满足目前市场上IOOkW以下、任意输出电压等级的中小型光伏逆变器测试要求。系统集成了直流源、交流源、负载、储能电池、保护开关和集控系统,实现检测流程的高度自动化;本实用新型的检测系统可适应并网逆变器和离网逆变器检测。
[0033] 与现有检测平台相比,本实用新型可实现并网工况模拟和微网工况模拟;并网测试时能量从电源进线母线流入直流源,经被测逆变器可直接回馈试验母线,或再经模拟电网装置回馈电源进线母线,能量在检测平台内部形成环流,并网测试实际仅需从电网补充消耗的能量;400V公用配电网断开,使用光伏电站给整个检测平台供电,投入防孤岛检测装置中的RLC负载和储能系统,即可模拟微网工况。
[0034] 本实用新型中被测逆变器直流源可选光伏电池模拟电源和实际光伏组件两种方式,覆盖大多数组件形式,可测试逆变器在不同组件类型下的动、静态MPPT性能。
[0035] 本实用新型配有等容量光伏电站和储能系统,可在与外部电网切断时自行供电运行。[0036] 本实用新型配有集成监控操作系统,可进行实验数据的收集、比对和分析,实现测试自动化。
[0037] 本实用新型选用的光伏电池模拟电源和模拟电网装置均为模块化设计,光伏电站和储能系统扩容方便,整个平台后续扩容技术风险低。
附图说明
[0038] 图1为现有的逆变器检测平台结构图。
[0039] 图2为本实用新型提供的多适应性光伏逆变器检测系统结构图。图中,SI〜S12为开关;CR为接触器;TR1为隔离变压器;TR2为多抽头变压器;1为光伏电池模拟电源;2为模拟电网装置;3为被测逆变器;4为防孤岛检测装置;5为光伏组件;6为并网逆变器;7为集成监控操作系统;8为储能系统。
具体实施方式
[0040] 下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。
[0041] 本实施例提出的检测系统用于IOOkW以下光伏逆变器测试,其结构如图2所示,主要包括以下几个部分:隔离变压器;多组开关、接触器;为被测逆变器提供直流输入的光伏电池模拟电源;为逆变器提供交流源的模拟电网装置;防孤岛检测装置;多抽头变压器;多种不同类型光伏组件和并网逆变器模块的光伏电站;储能电池和双向变流器的储能系统和集成监控操作系统。其中:
[0042] 隔离变压器:实现实验平台与公用配电网之间的电气隔离,选用星形-三角形结构,有效抑制零序谐波和直流分量流入电网,可避免并网试验对上级线路造成影响。
[0043] 光伏电池模拟电源:输出直流为被测逆变器的输入,可编程控制其输出,电源能模拟光伏电池输出特性,并可设置光照、环境温湿度、大气环境等现场气象参数;电源采用模块化设计,方便扩充容量。
[0044] 光伏电站:光伏电站包括电池板和并网逆变器模块,电池板由多种光伏组件构成,包括单晶光伏组件、多晶光伏组件、薄膜光伏组件和聚光组件,各种组件通过独立的逆变器直接并入电源进线母线,测试时可将光伏组件与并网逆变器分开,将光伏组件直接接入测试平台给被测逆变器提供直流输入,可以测试光伏逆变器在不同组件下的MPPT性能,电站容量为132kW。
[0045] 储能系统:包括储能电池和双向变流器,储能电池包括20kW全钒液流电池和IOOkff锂电池,分别通过并网逆变器连接电源进线母线。
[0046] 模拟电网装置:该装置可以模拟实际电网工况,宽范围调节电压和频率,可编程控制输出电压的幅值和频率变化,实现逆变器的并网特性测试;模拟电网装置可实现能量双向流动,采用模块化并联结构设计,方便扩充容量。
[0047] 多抽头变压器:可在不投入模拟电网装置时改变被测逆变器输出侧电压,配合模拟电网使用可拓宽测试平台工作电压范围。
[0048] 防孤岛检测装置:包括阻性负载、感性负载和容性负载及相应的控制电路,其控制电路可根据集成操作系统给定的指令自动调整投入阻性负载、感性负载和容性负载的大小。[0049] 集成监控操作系统:该系统可以控制操作检测平台中的开分合关,实现和防孤岛检测装置、光伏电池模拟电源及模拟电网装置的实时通讯,下发控制指令并监控装置状态,集中采集和存储电压、电流、频率数据波形,可调阅历史数据。
[0050] 开关S1-S12和接触器:用于系统中的各个装置的投入与退出。
[0051] 如图2所示,各装置之间的连接关系具体如下:
[0052] 400V公用配电网连接到开关SI进口,开关SI出口连接至隔离变压器TRl的初级绕组,隔离变压器TRl为星形-三角形结构,有效抑制零序谐波和直流分量流入电网,本实施例中隔离变压器TRl的次级绕组经过开关S2连接至电源进线母线(图2中点实线所示),再经过旁路开关Sll连接试验母线(图2中点线所示),电源进线母线经过开关S5给光伏电池模拟电源I供电,光伏电池模拟电源I经过开关S6给被测逆变器输入端(直流侧)3提供直流输入,光伏电池模拟电源I的输出电压范围为0-1000V,输出可编程控制,人机操作界面上可方便设置模拟电池板参数及现场气象参数;储能系统8经由开关S12接入电源进线母线,储能系统8包括储能电池和双向变流器两个部分,其中储能电池由20kW全钒液流电池和IOOkW锂电池组成,其各自配置双向变流器后接入所述电源进线母线。全钒液流电池可频繁进行深度充放电,满充满放寿命长,充放电效率高,启动速度快,可方便扩容,锂电池容量密度高,可以对电网削峰填谷、平滑负荷曲线。
[0053] 模拟电网装置2经过开关S8从电源进线母线取电,再经由开关S9连接到试验母线,模拟电网装置的电压输出范围为0-300V,接入后可编程控制被测逆变器交流侧电压、频率谐波等参数;试验母线经由开关SlO连接至多抽头变压器TR2初级绕组,本实施例中选用无励磁分接开关变压器;多抽头变压器TR2次级绕组经过接触器CR接至被测逆变器3的输出侧(交流侧),接触器CR还连接防孤岛检测装置4,可通过控制接触器CR选择将被测逆变器3接通至多抽头变压器TR2或防孤岛检测装置4 ;防孤岛检测装置4中包含感性、容性、阻性三种负载(即RLC负载)和控制电路,可由集成监控操作系统设置投入负载类型和容量;光伏电站包括并网逆变器和光伏组件,光伏组件5与并网逆变器6通过多组开关S4连接,并网逆变器6通过多组开关S3连接至400V电源进线母线,光伏组件5还经由多组开关S7接入被测逆变器3的直流侧,多组开关S7可控制接入被测逆变器3的组件类型和容量大小;本实施例中所述集成监控操作系统包括人机交互系统和测量系统,具体包括检测平台上关键节点的电压、电流传感装置,功率分析仪、数据存储分析服务器和检测平台操作系统,主要检测400V公用配电网、试验母线、被测逆变器2输出侧、光伏电池模拟电源、光伏电池组件输出侧及储能电池输出侧电压电流信号,将采集信号输入功率分析仪,再将处理完的数据输入服务器,同时控制检测平台上开关和接触器的分合。
[0054] 本实施例的光伏组件包括单品光伏组件、多品光伏组件、薄膜光伏组件和激光光伏组件;单品光伏组件、所述多品光伏组件、所述薄膜光伏组件和所述激光光伏组件均配有一个并网逆变器后与电源进线母线连接,可在与电网断开时为检测系统供电。
[0055] 最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种多适应性光伏逆变器检测系统,其特征在于,所述系统包括隔离变压器、光伏电池模拟电源、模拟电网装置、多抽头变压器、防孤岛检测装置、光伏电站和储能系统; 400V公用配电网进线与所述隔离变压器连接后再依次与所述电源进线母线和试验母线连接;所述电源进线母线分别与所述光伏电池模拟电源、所述模拟电网装置、光伏电站和储能系统连接; 所述模拟电网装置的输出端依次与所述多抽头变压器和所述防孤岛检测装置连接; 被测逆变器的输入端与所述光伏电池模拟电源连接,其输出端与所述多抽头变压器连接。
2.如权利要求1所述的检测系统,其特征在于,所述光伏电站包括并网逆变器和光伏组件;所述光伏组件通过并网逆变器连接到所述电源进线母线。
3.如权利要求2所述的检测系统,其特征在于,所述光伏组件包括单品光伏组件、多品光伏组件、薄膜光伏组件和激光光伏组件; 所述单品光伏组件、所述多品光伏组件、所述薄膜光伏组件和所述激光光伏组件均配有一个并网逆变器后与所述电源进线母线连接。
4.如权利要求3所述的检测系统,其特征在于,所述单品光伏组件、多品光伏组件、薄膜光伏组件和激光光伏组件均与所述被测逆变器的输入端连接。
5.如权利要求4所述的检测系统,其特征在于,所述储能系统包括全钒液流电池、锂电池和双向变流器; 所述全钒液流电池和所述锂电池各自配有双向变流器后接入所述电源进线母线。
6.如权利要求5所述的检测系统,其特征在于,所述系统包括开关S1、开关S2、开关S3、开关S4、开关S5、开关S6、开关S7、开关S8、开关S9、开关S10、开关S11、开关S12和接触器; 所述开关SI设置在所述400V公用配电网和所述隔离变压器之间; 所述开关S2设置在所述隔离变压器和所述电源进线母线之间; 所述开关S3设置在所述并网逆变器和所述电源进线母线之间; 所述开关S4设置在所述并网逆变器和所述光伏组件之间; 所述开关S5设置在所述光伏电池模拟电源和所述电源进线母线之间; 所述开关S6设置在所述光伏电池模拟电源和所述被测逆变器之间; 所述开关S7设置在所述光伏组件和所述被测逆变器之间; 所述开关S8和所述开关S9设置在所述模拟电网装置两端,通过开关与所述电源进线母线连接; 所述开关Sio设置在所述模拟电网装置和所述多抽头变压器之间; 所述开关Sll设置在所述电源进线母线和所述试验母线之间; 所述开关S12设置在所述储能系统和所述电源进线母线之间。
7.如权利要求1所述的检测系统,其特征在于,所述系统包括控制开关状态和数据监测的集成监控操作系统。
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