一種光伏逆變器戶外測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光伏逆變器戶外測試系統(tǒng)。其特點是：包括主變壓器，該主變壓器的一次繞組接交流母線而其二次繞組接電網(wǎng)，該交流母線通過第一測試位接第一段直流母線，該第一段直流母線接第一光伏陣列；上述的交流母線還通過第二測試位接第二段直流母線，該第二段直流母線分別接第二光伏陣列、第三光伏陣列、第四光伏陣列和第五光伏陣列；還包括逆變器測試分析單元，該逆變器測試分析單元的數(shù)據(jù)收集輸入端分別接第一測試位和第二測試位。本發(fā)明的有益效果如下：1、可以實現(xiàn)對0～500kWp范圍內(nèi)不同容量型號逆變器的戶外認(rèn)證測試；2、可以對兩臺10kWp容量的逆變器同時進(jìn)行戶外對比測試。
【專利說明】一種光伏逆變器戶外測試系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光伏逆變器戶外測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球自然資源的逐漸枯竭，光伏發(fā)電對緩解日益嚴(yán)重的能源危機(jī)和環(huán)境問題具有十分重要的意義。光伏發(fā)電技術(shù)和其他可再生能源技術(shù)一樣，是解決能源危機(jī)的重要手段之一，是未來最有優(yōu)勢的清潔能源，有無窮無盡的發(fā)展?jié)摿?。光伏逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心功率調(diào)節(jié)器件，技術(shù)含量高，使用要求也高。歐洲和美國是全球光伏市場的興起區(qū)域，具有雄厚的工業(yè)基礎(chǔ)和先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)，在電路結(jié)構(gòu)設(shè)計、電氣和自動控制設(shè)計方面具有很強的實力，光伏逆變器技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。目前，全球光伏逆變器市場基本被國際幾大巨頭瓜分，SMA是全球最早也是最大的光伏逆變器生產(chǎn)企業(yè)，在德國市場占有率達(dá)50%以上,約占全球市場份額的三分之一,第二位是Fronius,全球前七位的生產(chǎn)企業(yè)占領(lǐng)了近70%的市場份額。
[0003]中國企業(yè)從20世紀(jì)80年代起開始對光伏逆變器進(jìn)行研究和開發(fā)，到目前已具備一定的生產(chǎn)規(guī)模和競爭力，但逆變器技術(shù)質(zhì)量、規(guī)模上與國外企業(yè)仍具有較大差距。主要在轉(zhuǎn)換效率、結(jié)構(gòu)工藝、智能化程度、穩(wěn)定性等方面與歐美先進(jìn)水平仍有一定差距，尤其在自動控制算法以及設(shè)計工藝方面亟待提高，設(shè)備穩(wěn)定裕度小。目前，光伏逆變器在進(jìn)入市場前，一般都需要認(rèn)證，認(rèn)證方式普遍采用在實驗室內(nèi)部的測試方法，即模擬逆變器實際運行工況對逆變器進(jìn)行測試驗證。實驗室室內(nèi)測試的缺點是:實驗室模擬的條件與逆變器實際運行環(huán)境差異較大，光伏逆變器即使通過了實驗室檢測認(rèn)證，但是實際運行過程中，受復(fù)雜的現(xiàn)場電磁兼容環(huán)境和天氣、環(huán)境因素的綜合影響，設(shè)備故障率高，給業(yè)主帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失。因此，光伏行業(yè)迫切需要一種能夠在戶外并網(wǎng)狀態(tài)下對光伏逆變器進(jìn)行測試的系統(tǒng)及其測試方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種光伏逆變器戶外測試系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對光伏逆變器戶外性能的測試。
[0005]一種光伏逆變器戶外測試系統(tǒng)，其特別之處在于:包括主變壓器，該主變壓器的一次繞組接交流母線而其二次繞組接電網(wǎng)，該交流母線通過第一測試位接第一段直流母線，該第一段直流母線接第一光伏陣列；上述的交流母線還通過第二測試位接第二段直流母線，該第二段直流母線分別接第二光伏陣列、第三光伏陣列、第四光伏陣列和第五光伏陣列；還包括逆變器測試分析單元，該逆變器測試分析單元的數(shù)據(jù)收集輸入端分別接第一測試位和第二測試位；在上述第一測試位和第二測試位中，至少安裝有一臺待測光伏逆變器；
[0006]其中第一光伏陣列的容量為IOkWp,第二光伏陣列的容量為50kWp，第三光伏陣列的容量為IOOkWp,第四光伏陣列的容量為200kWp，第五光伏陣列的容量為200kWp ；[0007]其中逆變器測試分析單元包括功率分析儀和電能質(zhì)量分析儀，該功率分析儀的輸入端和電能質(zhì)量分析儀的輸入端分別與待測光伏逆變器的輸出端連接，而功率分析儀的輸出端和和電能質(zhì)量分析儀的輸出端分別依次通過串口服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接，并且該串口服務(wù)器還分別與小型氣象站、打印機(jī)和逆變器測試分析系統(tǒng)服務(wù)器連接。
[0008]其中第一光伏陣列的容量為IOkWp,該第一光伏陣列包括I個匯流箱，該匯流箱分別與2個組串連接，每個組串功率為5kWp ;其中第二光伏陣列的容量為50kWp，該第二光伏陣列包括2個匯流箱，該匯流箱分別與5個組串連接，每個組串功率為5kWp。
[0009]其中在第一段直流母線與第一光伏陣列之間設(shè)有開關(guān)，在第二段直流母線分別與第二光伏陣列、第三光伏陣列、第四光伏陣列和第五光伏陣列之間也設(shè)有開關(guān)。
[0010]本發(fā)明的有益效果如下:1、可以實現(xiàn)對O?500kWp范圍內(nèi)不同容量型號逆變器的戶外認(rèn)證測試；2、可以對兩臺IOkWp容量的逆變器同時進(jìn)行戶外對比測試；3、可以實現(xiàn)對光伏逆變器功能的測試:通訊接口、軟啟動、自動開關(guān)機(jī)、運行穩(wěn)定性等；4、可以實現(xiàn)對逆變器的性能測試:轉(zhuǎn)化效率、電能質(zhì)量、功率因數(shù)、發(fā)電量、輸出電壓穩(wěn)定度等的測試；5、可以在逆變器測試的同時，實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電；6、可以測試逆變器在實際電站運行中相關(guān)性能，為電站建設(shè)備選型及相關(guān)科研、生產(chǎn)單位提高產(chǎn)品性能提供有力的依據(jù)；為逆變器生產(chǎn)廠家及用戶提供客觀、精確的指標(biāo)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的主接線圖，圖中K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8和K9均代表開關(guān);
[0012]圖2為本發(fā)明中逆變器測試分析單元的邏輯原理框圖；
[0013]圖3為本發(fā)明中容量為50kWp的第二光伏陣列至直流母線接線圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1、2、3所示，本發(fā)明是一種光伏逆變器戶外測試系統(tǒng)，包括主變壓器，該主變壓器的一次繞組接交流母線而其二次繞組接電網(wǎng)，該交流母線通過第一測試位(即第I測試位)接第一段直流母線(即I段直流母線)，該第一段直流母線接第一光伏陣列；上述的交流母線還通過第二測試位(即第2測試位)接第二段直流母線(即2段直流母線)，該第二段直流母線分別接第二光伏陣列、第三光伏陣列、第四光伏陣列和第五光伏陣列；還包括逆變器測試分析單元，該逆變器測試分析單元的數(shù)據(jù)收集輸入端分別接第一測試位和第二測試位；在上述第一測試位和第二測試位中，至少安裝有一臺待測光伏逆變器；其中第一光伏陣列的容量為IOkWp,第二光伏陣列的容量為50kWp，第三光伏陣列的容量為IOOkWp,第四光伏陣列的容量為200kWp，第五光伏陣列的容量為200kWp ;其中逆變器測試分析單元包括功率分析儀和電能質(zhì)量分析儀，該功率分析儀的輸入端和電能質(zhì)量分析儀的輸入端分別與待測光伏逆變器的輸出端連接，而功率分析儀的輸出端和和電能質(zhì)量分析儀的輸出端分別依次通過串口服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接，并且該串口服務(wù)器還分別與小型氣象站、打印機(jī)和逆變器測試分析系統(tǒng)服務(wù)器連接。
[0015]其中第一光伏陣列的容量為IOkWp,該第一光伏陣列包括I個匯流箱，該匯流箱分別與2個組串連接，每個組串功率為5kWp ;其中第二光伏陣列的容量為50kWp，該第二光伏陣列包括2個匯流箱，該匯流箱分別與5個組串連接，每個組串功率為5kWp。另外在第一段直流母線與第一光伏陣列之間設(shè)有開關(guān)，在第二段直流母線分別與第二光伏陣列、第三光伏陣列、第四光伏陣列和第五光伏陣列之間也設(shè)有開關(guān)。
[0016]本發(fā)明測試系統(tǒng)主要由光伏陣列單元、測試單元、并網(wǎng)單元組成，系統(tǒng)主結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。其中光伏陣列單元共有5個光伏陣列組成，5個陣列分別為10kWp、50kWp、IOOkWp、200kWp、200kWp。IOkffp陣列為IOkWp及以下的逆變器提供直流測試電源，其他四個陣列，通過對直流母線上的開關(guān)的切換實現(xiàn)對20kWp、30kffp、40kffp、50kffp、IOOkffp、250kffp、500kffp等容量的逆變器提供測試電源。
[0017]測試單元主要完成對待測逆變器的測試分析，由待測逆變器、隔離開關(guān)和逆變器測試分析單元(系統(tǒng))組成，其中逆變器測試分析系統(tǒng)包括氣象數(shù)據(jù)、功率分析儀、電能質(zhì)量分析儀、串口服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、服務(wù)器，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。并網(wǎng)單元部分由交流母線、主變壓器及隔離開關(guān)組成。整個測試系統(tǒng)，光伏陣列通過直流母線側(cè)開關(guān)與待測逆變器直流側(cè)連接，待測逆變器交流側(cè)通過開關(guān)接入交流母線，經(jīng)主變壓器升壓后接入電網(wǎng)連接，在測試的同時實現(xiàn)上網(wǎng)發(fā)電。
[0018]50kffp陣列的特征是接入的匯流箱為2個，每個匯流箱的最大容量為25kWp，包含5個組串，每個組串功率為5kWp，每個組串與直流母排之間有保險絲，其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。IOOkffp陣列的特征是接入的匯流箱為4個，每個匯流箱的最大容量為25kWp ；200kffp陣列的特征是接入的匯流箱為8個，每個匯流箱的最大容量為25kWp ；IOkffp陣列的特征是接入的匯流箱為I個，每個匯流箱包含2個組串，每個組串功率為5kWp。
[0019]主變壓器的變壓比為0.27/0.38/10kV,高壓側(cè)與IOkV電網(wǎng)相連。
[0020]逆變器測試分析系統(tǒng)中的功率分析儀與電能質(zhì)量分析儀通過R232接口與串口服務(wù)器相連，再通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將所測數(shù)據(jù)上傳至逆變器測試分析系統(tǒng)服務(wù)器。小型氣象站、打印機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與逆變器測試分析系統(tǒng)服務(wù)器連接。小型氣象站實時采集當(dāng)?shù)靥栞椪斩?、溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向。所有測試數(shù)據(jù)都存儲到逆變器測試分析系統(tǒng)服務(wù)器中。
[0021]逆變器測試分析系統(tǒng)服務(wù)器對被測逆變器的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析。服務(wù)器內(nèi)裝有分析軟件，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理，并可以進(jìn)行逆變器性能判定。
[0022]本發(fā)明可以實現(xiàn)對O?500kWp范圍內(nèi)不同系列逆變器進(jìn)行戶外測試，其測試方法如下:
[0023]I)容量為IOkWp光伏逆變器的測試:將待測逆變器接入與IOkWp光伏陣列相接的1#測試位。啟動氣象數(shù)據(jù)、功率分析儀、電能質(zhì)量分析儀。依次閉合開關(guān)K1、開關(guān)K6、開關(guān)K8、開關(guān)K9，啟動逆變器，逆變器測試分析系統(tǒng)采集并記錄逆變器在實際運行狀況下的各項參數(shù)。
[0024]2)容量為20kWp光伏逆變器的測試:將待測逆變器接入2#測試位，保持該系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)在斷開位置。選擇50kWp光伏陣列內(nèi)的匯流箱a中任意四個組串，合上保險，斷開另外一個組串的保險；斷開匯流箱b的出線開關(guān)，閉合匯流箱a的出線開關(guān)。啟動氣象數(shù)據(jù)、功率分析儀、電能質(zhì)量分析儀。依次閉合開關(guān)K2、開關(guān)K7、開關(guān)K8、開關(guān)K9，啟動逆變器，逆變器測試分析系統(tǒng)采集并記錄逆變器在實際運行狀況下的各項參數(shù)。
[0025]3)容量為30kWp光伏逆變器的測試:將待測逆變器接入2#測試位，保持該系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)在斷開位置。合上50kWp陣列的匯流箱a的5個組串的保險絲和匯流箱b的任一個組串的保險絲，匯流箱b的其余保險絲全部斷開，閉合匯流箱b的出線開關(guān)。啟動氣象數(shù)據(jù)、功率分析儀、電能質(zhì)量分析儀。依次閉合開關(guān)K2、開關(guān)K7、開關(guān)K8、開關(guān)K9，啟動逆變器，逆變器測試分析系統(tǒng)采集并記錄逆變器在實際運行狀況下的各項參數(shù)。
[0026]4)容量為40kWp光伏逆變器的測試:將待測逆變器接入2#測試位，保持該系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)在斷開位置。合上50kWp陣列的匯流箱a的5個組串的保險絲和匯流箱b的任意三個組串的保險絲，匯流箱b的其余組串保險絲斷開。啟動氣象數(shù)據(jù)、功率分析儀、電能質(zhì)量分析儀。依次閉合開關(guān)K2、開關(guān)K7、開關(guān)K8、開關(guān)K9，啟動逆變器，逆變器測試分析系統(tǒng)采集并記錄逆變器在實際運行狀況下的各項參數(shù)。
[0027]5)容量為50kWp光伏逆變器的測試:將待測逆變器接入2#測試位，保持該系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)在斷開位置。合上50kWp光伏陣列連接的兩個匯流箱中的10個組串的保險絲，閉合匯流箱a和匯流箱b的出線開關(guān)。啟動氣象數(shù)據(jù)、功率分析儀、電能質(zhì)量分析儀。依次閉合開關(guān)K2、開關(guān)K7、開關(guān)K8、開關(guān)K9，啟動逆變器，逆變器測試分析系統(tǒng)采集并記錄逆變器在實際運行狀況下的各項參數(shù)。
[0028]6)容量為IOOkWp光伏逆變器的測試:將待測逆變器接入2#測試位，保持該系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)在斷開位置。合上與IOOkWp光伏陣列連接的匯流箱組串的保險絲。啟動氣象數(shù)據(jù)、功率分析儀、電能質(zhì)量分析儀。依次閉合開關(guān)K3、開關(guān)K7、開關(guān)K8、開關(guān)K9，啟動逆變器，逆變器測試分析系統(tǒng)采集并記錄逆變器在實際運行狀況下的各項參數(shù)。
[0029]7)容量為250kWp光伏逆變器的測試:將待測逆變器接入2#測試位，保持該系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)在斷開位置。啟動氣象數(shù)據(jù)、功率分析儀、電能質(zhì)量分析儀。依此合上開關(guān)K4、開關(guān)K2、開關(guān)K7、開關(guān)K8、開關(guān)K9。啟動逆變器，逆變器測試分析系統(tǒng)采集并記錄逆變器在實際運行狀況下的各項參數(shù)。
[0030]8)容量為500kWp光伏逆變器的測試:將待測逆變器接入2#測試位，保持該系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)在斷開位置。依此合上開關(guān)K3、開關(guān)K4、開關(guān)K5、開關(guān)K7、開關(guān)K8、開關(guān)K9。啟動氣象數(shù)據(jù)、功率分析儀、電能質(zhì)量分析儀。啟動逆變器，逆變器測試分析系統(tǒng)采集并記錄逆變器在實際運行狀況下的各項參數(shù)。
[0031]9)兩臺容量IOkWp逆變器的對比測試:將兩臺IOkWp的待測逆變器分別接入1#、2#測試位，保持該系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)在斷開位置。將50kWp光伏陣列連接的匯流箱a的任意兩個組串的保險合上，斷開另外三個組串的保險；斷開匯流箱b的出線開關(guān)，閉合匯流箱a的出線開關(guān)。依此合上開關(guān)K1、開關(guān)K2、開關(guān)K6、開關(guān)K7、開關(guān)K8、開關(guān)K9。啟動氣象數(shù)據(jù)、功率分析儀、電能質(zhì)量分析儀。啟動逆變器，逆變器測試分析系統(tǒng)采集并記錄逆變器在實際運行狀況下的各項參數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏逆變器戶外測試系統(tǒng)，其特征在于:包括主變壓器，該主變壓器的一次繞組接交流母線而其二次繞組接電網(wǎng)，該交流母線通過第一測試位接第一段直流母線，該第一段直流母線接第一光伏陣列；上述的交流母線還通過第二測試位接第二段直流母線，該第二段直流母線分別接第二光伏陣列、第三光伏陣列、第四光伏陣列和第五光伏陣列；還包括逆變器測試分析單元，該逆變器測試分析單元的數(shù)據(jù)收集輸入端分別接第一測試位和第二測試位；在上述第一測試位和第二測試位中，至少安裝有一臺待測光伏逆變器； 其中第一光伏陣列的容量為IOkWp,第二光伏陣列的容量為50kWp，第三光伏陣列的容量為IOOkWp,第四光伏陣列的容量為200kWp，第五光伏陣列的容量為200kWp ； 其中逆變器測試分析單元包括功率分析儀和電能質(zhì)量分析儀，該功率分析儀的輸入端和電能質(zhì)量分析儀的輸入端分別與待測光伏逆變器的輸出端連接，而功率分析儀的輸出端和和電能質(zhì)量分析儀的輸出端分別依次通過串口服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接，并且該串口服務(wù)器還分別與小型氣象站、打印機(jī)和逆變器測試分析系統(tǒng)服務(wù)器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種光伏逆變器戶外測試系統(tǒng)，其特征在于:其中第一光伏陣列的容量為IOkWp,該第一光伏陣列包括I個匯流箱，該匯流箱分別與2個組串連接，每個組串功率為5kWp ;其中第二光伏陣列的容量為50kWp，該第二光伏陣列包括2個匯流箱，該匯流箱分別與5個組串連接，每個組串功率為5kWp。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種光伏逆變器戶外測試系統(tǒng),其特征在于:其中在第一段直流母線與第一光伏陣列之間設(shè)有開關(guān)，在第二段直流母線分別與第二光伏陣列、第三光伏陣列、第四光伏 陣列和第五光伏陣列之間也設(shè)有開關(guān)。
【文檔編號】G01R31/00GK104020373SQ201410232125
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】林恒, 王麗娟, 王炳楠, 侯寶峰, 劉小平, 汪樹升, 郭斌, 馬寧, 李元 申請人:中鋁寧夏能源集團(tuán)有限公司, 寧夏新能源研究院（有限公司）