專利名稱：分布式光伏電源并網(wǎng)逆變器測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種分布式光伏電源并網(wǎng)逆變器測試裝置，屬新能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
隨著太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)應(yīng)用越來越多，對光伏發(fā)電逆變器的測試和評估系統(tǒng)需 求就越為迫切。目前針對該領(lǐng)域，國內(nèi)、國外已有一系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)推出，在標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定中，對 光伏發(fā)電逆變器的電能質(zhì)量、有功和無功控制能力、防孤島保護(hù)性能、電壓頻率響應(yīng)特性、 低電壓耐受能力等參數(shù)做了規(guī)定和限制。同時，為評估光伏發(fā)電系統(tǒng)的通用性能，也需要對 發(fā)電系統(tǒng)的效率、最大功率跟蹤性能、系統(tǒng)關(guān)鍵部位溫度、功能安全性等參數(shù)檢測作出了相 關(guān)規(guī)定。研究并網(wǎng)實驗系統(tǒng)的實現(xiàn)方式，設(shè)計太陽能光伏發(fā)電逆變器測試系統(tǒng)，在專業(yè)的光 伏并網(wǎng)逆變器測試中提高測試效率，實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的提取、保存和分析是電力部門必須具 備的技術(shù)手段，也是保障分布式光伏電源有序并網(wǎng)的重要措施。并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心變流設(shè)備，需具備高效的電能轉(zhuǎn)換，良好 的電能質(zhì)量，且能夠匹配電網(wǎng)的電能特性，實現(xiàn)孤島等特性的功能性保護(hù)，目前國內(nèi)尚無 專門的檢測設(shè)備，國內(nèi)正在建設(shè)的光伏并網(wǎng)試驗基地主要以大容量并網(wǎng)電站為主要研究對 象，針對小容量分布式光伏電源的并網(wǎng)逆變器需研制相應(yīng)的專用測試系統(tǒng)。分布式光伏電源并網(wǎng)逆變器的具體測試項目需依據(jù)中國國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和北美、歐 洲的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，測試內(nèi)容包括兩大部分，一是并網(wǎng)性能檢測，包括電能質(zhì)量、有功 和無功控制能力、防孤島保護(hù)性能、電壓頻率響應(yīng)特性、低電壓耐受能力等；二是通用技術(shù) 條件檢測，包括最大功率跟蹤性能、效率測試、系統(tǒng)關(guān)鍵部件發(fā)熱量、各項保護(hù)功能等。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種分布式光伏電源并網(wǎng)逆變器測試裝置，模擬分布式 光伏電源并網(wǎng)運行時的各種狀態(tài)，對并網(wǎng)逆變器的各項性能實施全面的測試。本實用新型的技術(shù)方案是，所述裝置由光伏模擬直流電源(1)、電網(wǎng)特性模擬交流 電源(4)、防孤島檢測裝置(3)、待測的光伏并網(wǎng)逆變器(2)以及測試控制系統(tǒng)(5)構(gòu)成；光 伏模擬直流電源⑴一端與低壓電網(wǎng)⑶相連，另一端接入待測光伏并網(wǎng)逆變器⑵的直 流輸入端；電網(wǎng)特性模擬交流電源(4)和防孤島檢測裝置(3) —端均接入待測光伏并網(wǎng)逆 變器⑵的交流輸出端，電網(wǎng)特性模擬交流電源⑷另一端接入低壓電網(wǎng)⑶；測試控制系 統(tǒng)分別與光伏模擬直流電源(1)、電網(wǎng)特性模擬交流電源(4)相連接，并控制其輸出電壓的 大小，采集和控制待測光伏并網(wǎng)逆變器輸入輸出端的電壓數(shù)據(jù)。本實用新型所述的光伏模擬直流電源采用三相全控整流橋+Buck降壓斬波變換 方式，接入被測逆變器直流輸入端，模擬光伏電池工作特性，提供滿足特定V-I曲線的直流 輸出，以檢測逆變器在真實環(huán)境下的工作狀況。光伏模擬直流電源的主電路如圖2所示，該 電路由基于IGBT的三相全控整流橋AC/DC、Buck降壓斬波電路DC/DC和穩(wěn)壓電容所構(gòu)成；所述三相全控整流橋AC/DC輸入端接公共低壓電網(wǎng)，將交流轉(zhuǎn)換為直流，通過耦合電容C送 至Buck降壓斬波電路DC/DC，實現(xiàn)輸出直流電壓0-700V可調(diào)，從而模擬出光伏電池在各種 工況下的輸出。本實用新型電網(wǎng)特性模擬電源由整流和逆變，以及變壓器三部分組成，電路結(jié)構(gòu) 如圖3所示。電網(wǎng)特性模擬電源的主電路由變壓器380/300、基于IGBT的三相全控整流橋 AC/DC、電壓源型逆變電路AC/DC和穩(wěn)壓電容所構(gòu)成；變壓器的輸入端接接公共低壓電網(wǎng)， 變壓器的次邊接入基于IGBT的全控整流橋，將300V左右的低壓交流轉(zhuǎn)化為直流，直流端接 有電容以穩(wěn)壓，電容后端接有電壓源型逆變電路，將直流轉(zhuǎn)化為0V-400V可調(diào)的交流輸出， 其中還可疊加各次諧波，交流輸出端與被測并網(wǎng)逆變器的交流輸出端相連，以模擬分布式 光伏電源并網(wǎng)時電網(wǎng)電壓波動、頻率波動、電網(wǎng)背景諧波等工況，以測試并網(wǎng)逆變器的性能 和在各種電網(wǎng)狀態(tài)下的工作情況。本實用新型所述的防孤島檢測裝置主電路由阻性負(fù)載、感性負(fù)載和容性負(fù)載三部 分構(gòu)成，接入被測逆變器交流輸出端，功率因數(shù)在士 0.3 1范圍內(nèi)可調(diào)整，實現(xiàn)多個工作 點的選擇。本實用新型所述的測試控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，所述系統(tǒng)由測試系統(tǒng)主機(jī)、人 機(jī)顯示及操作平臺、功率分析儀接口、通訊端口組成，測試控制系統(tǒng)主機(jī)通過模擬電源通訊 端口與光伏模擬直流電源的主電路、電網(wǎng)特性模擬電源的主電路相聯(lián)，并和待測的光伏并 網(wǎng)逆變器連接。用于控制測試信號，采集分析測試數(shù)據(jù)。本實用新型的有益效果是本實用新型可模擬光伏電池的各項輸出特性及電網(wǎng) 的各種狀態(tài)，依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，完整實現(xiàn)對光伏并網(wǎng)逆變器電能質(zhì)量、有功和無功控制能 力、防孤島、電壓頻率響應(yīng)特性、低電壓耐受能力、最大功率跟蹤性能、效率測試、系統(tǒng)關(guān)鍵 部件發(fā)熱量及保護(hù)性能的測試試驗。本實用新型適用分布式光伏電源并網(wǎng)逆變器的測試和檢驗。
圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)組成示意圖；圖2為本實用新型中光伏模擬直流電源的主電路示意圖；圖3為本實用新型中電網(wǎng)特性模擬電源的主電路示意圖；圖4為本實用新型中測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖中圖號(1)光伏模擬直流電源；(2)被測光伏并網(wǎng)逆變器；(3)防孤島檢測裝 置；(4)電網(wǎng)特性模擬交流電源；(5)測試控制系統(tǒng)；(6)直流源調(diào)控；(7)交流源調(diào)控；(8) 公共低壓電網(wǎng)300-400Vac ； (9)三相全控整流橋AC/DC ； (10) Buck降壓斬波電路DC/DC ； (11)變壓器380/300 ； (12)三相全控整流橋AC/DC ； (13)電壓源型逆變電路AC/DC ； (14)并 入電網(wǎng)逆變器交流輸出端。
具體實施方式
本實用新型實施例如圖1所示，本實用新型實施例分布式光伏電源并網(wǎng)逆變器測 試裝置由光伏模擬直流電源(1)、電網(wǎng)特性模擬交流電源(4)、防孤島檢測裝置(3)、待測的 光伏并網(wǎng)逆變器⑵以及測試控制系統(tǒng)(5)構(gòu)成。光伏模擬直流電源⑴一端與低壓電網(wǎng)(8)相連，另一端接入待測光伏并網(wǎng)逆變器(2)的直流輸入端。電網(wǎng)特性模擬交流電源 (4)和防孤島檢測裝置(3) —端均接入待測光伏并網(wǎng)逆變器(2)的交流輸出端，電網(wǎng)特性模 擬交流電源⑷另一端接入低壓電網(wǎng)⑶。測試時，根據(jù)測試要求，由測試控制系統(tǒng)發(fā)出指 令，光伏模擬直流電源模擬光伏電池的各種運行工況，提供滿足特定V-I曲線的直流輸出， 以檢測逆變器在真實環(huán)境下的工作狀況；電網(wǎng)特性模擬交流電源同樣根據(jù)測試控制系統(tǒng)發(fā) 出的指令，模擬電網(wǎng)電壓波動、頻率波動及電網(wǎng)背景諧波，以檢測逆變器在各種電網(wǎng)狀態(tài)下 的工作情況；防孤島檢測裝置在電網(wǎng)特性模擬交流電源斷開的情況下，模擬多個工作點，以 檢驗并網(wǎng)逆變器的孤島檢測和相應(yīng)的保護(hù)能力。圖2所示為本實用新型實施例光伏模擬直流電源的主電路示意圖。該電路通過基 于IGBT的全控整流橋?qū)⒌蛪弘娋W(wǎng)300-400V的交流轉(zhuǎn)化為直流，直流端接有電容以穩(wěn)壓，電 容后端接有BUCK降壓斬波電路，實現(xiàn)輸出直流電壓0-700V可調(diào)，最大直流電流為60A，從而 模擬出光伏電池在各種工況下的輸出。圖3所示為本實用新型實施例電網(wǎng)特性模擬電源的主電路示意圖。該電路通過 380V/300V的變壓器接入300V-400V低壓電網(wǎng)，變壓器的次邊接入基于IGBT的全控整流橋， 將300V左右的低壓交流轉(zhuǎn)化為直流，直流端接有電容以穩(wěn)壓，電容后端接有電壓源型逆變 電路，將直流轉(zhuǎn)化為0V-400V可調(diào)的交流輸出，其中還可疊加各次諧波，交流輸出端與被測 并網(wǎng)逆變器的交流輸出端相連，以模擬分布式光伏電源并網(wǎng)時電網(wǎng)電壓波動、頻率波動、電 網(wǎng)背景諧波等工況，以測試并網(wǎng)逆變器的性能。圖4所示為本實用新型實施例測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，測試控制系統(tǒng)由測試系統(tǒng)主 機(jī)、人機(jī)顯示及操作平臺、功率分析儀接口、通訊端口組成，測試控制系統(tǒng)主機(jī)通過模擬電 源通訊端口與光伏模擬直流電源的主電路、電網(wǎng)特性模擬電源的主電路相聯(lián)，并和待測的 光伏并網(wǎng)逆變器連接。用于控制測試信號，采集分析測試數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求一種分布式光伏電源并網(wǎng)逆變器測試裝置，其特征是，所述裝置由光伏模擬直流電源(1)、電網(wǎng)特性模擬交流電源(4)、防孤島檢測裝置(3)、待測的光伏并網(wǎng)逆變器(2)以及測試控制系統(tǒng)(5)構(gòu)成；光伏模擬直流電源(1)一端與低壓電網(wǎng)(8)相連，另一端接入待測光伏并網(wǎng)逆變器(2)的直流輸入端；電網(wǎng)特性模擬交流電源(4)和防孤島檢測裝置(3)一端均接入待測光伏并網(wǎng)逆變器(2)的交流輸出端，電網(wǎng)特性模擬交流電源(4)另一端接入低壓電網(wǎng)(8)；測試控制系統(tǒng)分別與光伏模擬直流電源(1)、電網(wǎng)特性模擬交流電源(4)相連接，并控制其輸出電壓的大小，采集和控制待測光伏并網(wǎng)逆變器輸入輸出端的電壓數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光伏電源并網(wǎng)逆變器測試裝置，其特征是，所述光伏 模擬直流電源的主電路由基于IGBT的三相全控整流橋AC/DC、Buck降壓斬波電路DC/DC和 穩(wěn)壓電容所構(gòu)成；基于IGBT的三相全控整流橋AC/DC輸入端接公共低壓電網(wǎng)，將交流轉(zhuǎn)換 為直流，通過耦合電容C送至Buck降壓斬波電路DC/DC，實現(xiàn)輸出直流電壓0-700V可調(diào)，模 擬出光伏電池在各種工況下的輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光伏電源并網(wǎng)逆變器測試裝置，其特征是，所述電網(wǎng) 特性模擬電源的主電路由變壓器380/300、基于IGBT的三相全控整流橋AC/DC、電壓源型逆 變電路AC/DC和穩(wěn)壓電容所構(gòu)成；變壓器的輸入端接公共低壓電網(wǎng)，變壓器的次邊接入基 于IGBT的全控整流橋，將300V左右的低壓交流轉(zhuǎn)化為直流，直流端接有電容以穩(wěn)壓，電容 后端接有電壓源型逆變電路，將直流轉(zhuǎn)化為0V-400V可調(diào)的交流輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光伏電源并網(wǎng)逆變器測試裝置，其特征是，所述防孤 島檢測裝置主電路由阻性負(fù)載、感性負(fù)載和容性負(fù)載三部分構(gòu)成，接入被測逆變器交流輸 出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光伏電源并網(wǎng)逆變器測試裝置，其特征是，所述測試 控制系統(tǒng)由測試主機(jī)、人機(jī)顯示及操作平臺、功率分析儀接口、通訊端口組成，與光伏模擬 直流電源的主電路、電網(wǎng)特性模擬電源的主電路和待測的光伏并網(wǎng)逆變器連接。
專利摘要一種分布式光伏電源并網(wǎng)逆變器測試裝置，該裝置由光伏模擬直流電源(1)、電網(wǎng)特性模擬交流電源(4)、防孤島檢測裝置(3)、待測的光伏并網(wǎng)逆變器(2)以及測試控制系統(tǒng)(5)構(gòu)成；光伏模擬直流電源(1)一端與低壓電網(wǎng)(8)相連，另一端接入待測光伏并網(wǎng)逆變器(2)的直流輸入端；電網(wǎng)特性模擬交流電源(4)和防孤島檢測裝置(3)一端均接入待測光伏并網(wǎng)逆變器(2)的交流輸出端，電網(wǎng)特性模擬交流電源(4)另一端接入低壓電網(wǎng)(8)；測試控制系統(tǒng)分別與光伏模擬直流電源(1)、電網(wǎng)特性模擬交流電源(4)相連接，采集和控制待測光伏并網(wǎng)逆變器輸入輸出端的電壓數(shù)據(jù)。本實用新型適用分布式光伏電源并網(wǎng)逆變器的測試。
文檔編號H02J3/38GK201699430SQ201020243068
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者肖紅霞, 范瑞祥 申請人:江西省電力科學(xué)研究院