專利名稱：光伏并網逆變器測試平臺的制作方法
技術領域：
本發明屬于光伏并網逆變器測試技術領域，具體涉及一個光伏并網逆變器測試平臺。
背景技術：
在能源枯竭與環境污染日益嚴重的今天，光伏發電技術已經成為世界各國爭相發展的新能源技術。而光伏并網逆變器作為光伏發電系統中的核心部件，它的性能關系到光伏系統的利用率、可靠性和供電質量。因此需要有一個綜合性的測試平臺，能夠檢測并網逆變器的各項性能指標，保證逆變器的性能符合相關標準。但是目前對逆變器進行測試時，逆變器的輸入源通常采用真實的光伏電池陣列或直流模擬電源，這樣會帶來諸如光照條件、環境溫度、風速等各種不可控因素，同時真實的光伏陣列成本高、占地面積大安裝維護很不方便；逆變器輸出側的負載通常采用大功率電阻和交流穩壓源組成，交流穩壓源可以模擬并網逆變器在不同的電網電壓波形狀態下的工作性能，但是該裝置是電壓源，在電路結構和設計構架上不能在一臺設備中同時實現雙向四象限電流源和電壓源工作狀態，無法將逆變器的輸出電能逆變送入電網，而是通過電阻直接消耗掉，這樣一方面造成很大的電能浪費，另一方面沒辦法檢測光伏并網逆變器和電網之間電流/電壓的四象限工作狀態下的性能。
發明內容
本發明的目的在于提供一種光伏并網逆變器測試平臺。本發明提出的光伏并網逆變器測試平臺，具體結構如下
1)一個光伏電池陣列模擬電源1，用于根據測試軟件指令和氣候狀態指令，提供滿足特定V-I曲線的直流輸出，響應速度小于20ms，為被測逆變器提供模擬的光伏陣列直流輸出， 以檢測逆變器在真實環境下的工作狀況；
2)—臺被測逆變器2;
3)—個電網特性模擬電源3，用于模擬電網電壓、頻率、背景諧波等特征，達到檢測逆變器在不同的電網狀態下的工作性能的目的，同時可以實現電流的雙向流動，在逆變器接入電網瞬間，提供電壓源作用，電流流向并網逆變器；在并網逆變器發電啟動后，電流通過電網狀態特性模擬電源3回送入電網；
4)一個防孤島檢測裝置4，用于被測逆變器2是否具有孤島保護功能；
5)—套人機交互操作系統5，用于接收操作人員發出的各項檢測指令，并且能根據該指令控制光伏電池陣列模擬電源、電網特性模擬電源和防孤島檢測裝置按要求運行。其中光伏電池陣列模擬電源1的輸出端連接被測逆變器2的輸入端，被測逆變器 2的輸出端分別連接電網特性模擬電源3和防孤島檢測裝置4，防孤島檢測裝置4連接人機交互操作系統5，人機交互操作系統5分別連接光伏電池陣列模擬電源1和電網特性模擬電源3，電網特性模擬電源3輸出端通過公共電網連接光伏電池陣列模擬電源1輸入端。
本發明中，所述光伏電池陣列模擬電源1由三相全控整流電路和buck電路連接組成，并且采用SVPWM控制算法。本發明中，所述電網特性模擬電源3由三相全控整流電路、三相逆變電路和LC高頻濾波器組成。本發明所述的測試平臺使用光伏電池陣列模擬電源作為逆變器的輸入源，代替了原來的真實的光伏電池陣列；使用電網特性模擬電源來代替大功率電阻負載和交流穩壓源。光伏電池陣列模擬電源可以方便的設置所需的光照、環境溫度、風速等天氣條件，輸出符合要求的V-I曲線，克服了真實光伏電池陣列不可控因素多，安裝維護不便的缺點。電網特性模擬電源可以模擬電網電壓、頻率、背景諧波等特征，可以檢測逆變器在電網電流雙向四象限工作狀態下的工作性能，另外電網特性模擬電源還可以將逆變器的輸出電能反饋回公共電網，減小了電能損耗。
圖1是本發明的系統結構框圖。圖2是本發明的電氣原理圖。圖中標號1為光伏電池陣列模擬電源，2為被測光伏并網逆變器，3為電網特性模擬電源，4為防孤島檢測裝置，5為人機交互操作系統。
具體實施例方式以下結合附圖和實例，對本發明作進一步的詳細描述。參見圖1 2，本發明由光伏電池陣列模擬電源1、電網特性模擬電源3、防孤島檢測裝置4、人機交互操作系統5以及被測光伏并網逆變器2組成。光伏電池陣列模擬電源1 作為被測逆變器2的輸入源，模擬真實的光伏電池陣列；電網特性模擬電源3和被測逆變器 2的輸出端相連，檢測逆變器2的并網特性；防孤島檢測裝置4通過開關Kl (如圖2所示) 和被測逆變器2相連，用于檢測逆變器2的孤島保護性能；人機交互操作系統5，用于控制測試平臺中的各個裝置、采集檢測數據以及顯示檢測結果。光伏電池陣列模擬電源1包括，網側電感Li、由六個功率器件組成的三相全控整流電路、buck電路以及相應的控制電路板。控制電路板由DSP芯片、電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器以及驅動電路組成。DSP根據SVPWM控制算法，輸出相應的PWM波， 控制六個功率器件的開通和關斷，從而實現單位功率因數整流。所用DSP采用TI公司 TMS320LF2812DSP ；功率器件采用絕緣柵雙極型晶體管IGBT及其相應的驅動電路，也可以采用功率晶體管GTR或金屬一氧化物一半導體型場效應晶體管MOSFET或門極關斷晶閘管 GTO0末端的buck電路將整流輸出電壓變成0-800V可調，從而能夠很好的模擬真實的光伏電池陣列的輸出V-I曲線。電網特性模擬電源3包括，三相整流用電感L4、由六個功率器件組成的三相全控整流電路、由六個功率器件組成的三相逆變電路、由L3和C4組成的高頻濾波電路以及相應的控制電路板。DSP控制三相全控整流電路，將逆變器的輸出交流電變成直流電，同時通過后級三相逆變，將直流電逆變成三相交流電，經過高頻濾波電路濾波后反饋回電網。防孤島檢測裝置4包括，阻性負載、感性負載、容性負載以及相應的控制電路。控制電路可以根據防孤島檢測的需要，分別調整阻性負載、感性負載和容性負載的大小。人機交互操作系統5能與光伏電池陣列模擬電源1、防孤島檢測裝置4、電網特性模擬電源3通訊；能通過人機交互界面設置檢測動作；能提供檢測同步信號，保證檢測系統的實時性；具有數據存儲功能，能保存歷史測試數據，并能方便快捷并清晰的再現歷史數據及圖像。本發明的具體工作原理是
光伏電池陣列模擬電源DSP控制器，按照SVPWM控制算法，控制六個功率器件的開通和關斷，從而將從電網輸入的三相交流電轉換為850V的直流電，即電容Cl兩端電壓為850V。 人機交互操作系統根據操作人員輸入的光伏電池陣列的開路電壓、短路電流、最大功率點輸出電壓電流等數據計算出光伏電池陣列在當前天氣和環境條件下(云、溫度、灰塵等)的 V-I特性曲線。光伏電池陣列模擬電源DSP控制器控制buck電路中的功率器件，使得buck 電路的輸出電壓和電流嚴格按照上述V-I特性曲線變化。與此同時，人機交互操作系統實時檢測被測光伏并網逆變器的輸入電壓和電流，計算出輸入功率，將該輸入功率和光伏電池陣列的最大輸出功率比較，就可以檢測被測逆變器的最大功率點跟蹤性能。如果該輸入功率和光伏電池陣列的最大輸出功率相近，則說明被測逆變器的最大功率跟蹤性能良好。電網特性模擬電源通過三相全控整流電路將被測逆變器的輸出交流電轉換成 700V的直流電，該直流電經電容C3濾波后再通過三相逆變電路轉換成交流電，該交流電經過L3和C4組成的高頻濾波器濾波后反饋回公共電網。與此同時，電網特性模擬電源DSP 控制器接收來自人機交互操作系統的檢測指令，控制三相整流電路和三相逆變電路中的各個功率器件的開通和關斷，從而模擬電網電壓、頻率的波動。人機交互操作系統在整個過程中時刻監測被測逆變器在電網電壓、頻率波動時的工作狀態，從而可以檢測被測光伏并網逆變器在電網電壓、頻率發生波動時的工作性能。當需要檢測逆變器孤島保護功能時，首先斷開K1、閉合K2，使得被測逆變器輸出的有功功率和無功功率為測試規定的值；閉合K1，通過人機交互操作系統向防孤島檢測裝置發出指令，防孤島檢測裝置根據該指令，自動調整內部阻性負載、感性負載和容性負載的大小，直到由被測逆變器輸出的有功功率和無功功率完全被防孤島檢測裝置吸收；接著斷開K2，由人機交互操作系統記錄從K2斷開到被測逆變器啟動孤島保護功能(即被測逆變器停止工作)的時間T，如果該時間T符合相關標準的規定，則該被測逆變器具有良好的孤島保護功能。本系統完整的將光伏電池陣列模擬、電網特性模擬、防孤島檢測三個功能集成為一個設備，可以進行完整的并網逆變器的全面檢測。
權利要求
1.一種光伏并網逆變器測試平臺，其特征在于由下述結構組成1)一個光伏電池陣列模擬電源(1)，用于根據測試軟件指令，提供滿足特定V-I曲線的直流輸出，為被測逆變器提供模擬的光伏陣列直流輸出，以檢測逆變器在真實環境下的工作狀況；2)一臺被測逆變器(2)；2)—個電網特性模擬電源(3)，用于模擬電網電壓、頻率、背景諧波特征，提供雙向的電流變換，達到檢測逆變器在電網電流和電壓四象限狀態下的工作性能的目的；3)—個防孤島檢測裝置，用于檢測被測逆變器2是否具有孤島保護功能；4)一套人機交互操作系統(5)，用于接收操作人員發出的各項檢測指令，并且能根據該指令控制光伏電池陣列模擬電源、電網特性模擬電源和防孤島檢測裝置按要求運行；其中光伏電池陣列模擬電源(1)的輸出端連接被測逆變器( 的輸入端，被測逆變器 (2)的輸出端分別連接電網特性模擬電源C3)和防孤島檢測裝置G)，防孤島檢測裝置(4) 連接人機交互操作系統(5)，人機交互操作系統(5)分別連接光伏電池陣列模擬電源(1)和電網特性模擬電源(3)，電網特性模擬電源(3)輸出端通過公共電網連接光伏電池陣列模擬電源⑴輸入端。
2.如權利要求1所述的光伏并網逆變器測試平臺，其特征在于，所述光伏電池陣列模擬電源(1)由三相全控整流電路和buck電路連接組成，并且采用SVPWM控制算法。
3.如權利要求1所述的光伏并網逆變器測試平臺，其特征在于，所述電網特性模擬電源(3)由三相全控整流電路、三相逆變電路和LC高頻濾波器組成。
全文摘要
本發明屬于光伏并網逆變器測試技術領域，具體涉及一個用于測試光伏并網逆變器各項性能指標的測試平臺。該測試平臺使用光伏電池陣列模擬電源作為逆變器的輸入源，代替了原來的真實的光伏電池陣列；使用電網特性模擬電源來代替大功率電阻負載。光伏電池陣列模擬電源可以方便的設置所需的光照、環境溫度、風速等天氣條件，輸出符合要求的V-I曲線，克服了真實光伏電池陣列不可控因素多，安裝維護不便的缺點。電網特性模擬電源可以模擬電網電壓、頻率、背景諧波等特征，可以檢測逆變器在不同的電網狀態下的工作性能，另外電網特性模擬電源還可以將逆變器的輸出電能反饋回公共電網，減小了電能損耗。
文檔編號G01R31/00GK102175944SQ20111004379
公開日2011年9月7日 申請日期2011年2月24日 優先權日2011年2月24日
發明者孫耀杰, 林燕丹, 童立青, 范瑞祥, 錢敏華 申請人:復旦大學