一种光伏逆变器户外测试系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种光伏逆变器户外测试系统。其特点是：包括主变压器，该主变压器的一次绕组接交流母线而其二次绕组接电网，该交流母线通过第一测试位接第一段直流母线，该第一段直流母线接第一光伏阵列；上述的交流母线还通过第二测试位接第二段直流母线，该第二段直流母线分别接第二光伏阵列、第三光伏阵列、第四光伏阵列和第五光伏阵列；还包括逆变器测试分析单元，该逆变器测试分析单元的数据收集输入端分别接第一测试位和第二测试位。本实用新型的有益效果如下：1、可以实现对0～500kWp范围内不同容量型号逆变器的户外认证测试；2、可以对两台10kWp容量的逆变器同时进行户外对比测试。
【专利说明】一种光伏逆变器户外测试系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种光伏逆变器户外测试系统。
【背景技术】
[0002]随着全球自然资源的逐渐枯竭，光伏发电对缓解日益严重的能源危机和环境问题具有十分重要的意义。光伏发电技术和其他可再生能源技术一样，是解决能源危机的重要手段之一，是未来最有优势的清洁能源，有无穷无尽的发展潜力。光伏逆变器是光伏发电系统的核心功率调节器件，技术含量高，使用要求也高。欧洲和美国是全球光伏市场的兴起区域，具有雄厚的工业基础和先进的半导体技术，在电路结构设计、电气和自动控制设计方面具有很强的实力，光伏逆变器技术处于世界领先地位。目前，全球光伏逆变器市场基本被国际几大巨头瓜分，SMA是全球最早也是最大的光伏逆变器生产企业，在德国市场占有率达50%以上,约占全球市场份额的三分之一,第二位是Fronius,全球前七位的生产企业占领了近70%的市场份额。
[0003]中国企业从20世纪80年代起开始对光伏逆变器进行研究和开发，到目前已具备一定的生产规模和竞争力，但逆变器技术质量、规模上与国外企业仍具有较大差距。主要在转换效率、结构工艺、智能化程度、稳定性等方面与欧美先进水平仍有一定差距，尤其在自动控制算法以及设计工艺方面亟待提高，设备稳定裕度小。目前，光伏逆变器在进入市场前，一般都需要认证，认证方式普遍采用在实验室内部的测试方法，即模拟逆变器实际运行工况对逆变器进行测试验证。实验室室内测试的缺点是:实验室模拟的条件与逆变器实际运行环境差异较大，光伏逆变器即使通过了实验室检测认证，但是实际运行过程中，受复杂的现场电磁兼容环境和天气、环境因素的综合影响，设备故障率高，给业主带来一定的经济损失。因此，光伏行业迫切需要一种能够在户外并网状态下对光伏逆变器进行测试的系统及其测试方法。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种光伏逆变器户外测试系统，能够实现对光伏逆变器户外性能的测试。
[0005]一种光伏逆变器户外测试系统，其特别之处在于:包括主变压器，该主变压器的一次绕组接交流母线而其二次绕组接电网，该交流母线通过第一测试位接第一段直流母线，该第一段直流母线接第一光伏阵列；上述的交流母线还通过第二测试位接第二段直流母线，该第二段直流母线分别接第二光伏阵列、第三光伏阵列、第四光伏阵列和第五光伏阵列；还包括逆变器测试分析单元，该逆变器测试分析单元的数据收集输入端分别接第一测试位和第二测试位；在上述第一测试位和第二测试位中，至少安装有一台待测光伏逆变器；
[0006]其中第一光伏阵列的容量为1kWp,第二光伏阵列的容量为50kWp，第三光伏阵列的容量为10kWp,第四光伏阵列的容量为200kWp，第五光伏阵列的容量为200kWp ；
[0007]其中逆变器测试分析单元包括功率分析仪和电能质量分析仪，该功率分析仪的输入端和电能质量分析仪的输入端分别与待测光伏逆变器的输出端连接。
[0008]其中第一光伏阵列的容量为1kWp,该第一光伏阵列包括I个汇流箱，该汇流箱分别与2个组串连接，每个组串功率为5kWp ;其中第二光伏阵列的容量为50kWp，该第二光伏阵列包括2个汇流箱，该汇流箱分别与5个组串连接，每个组串功率为5kWp。
[0009]其中在第一段直流母线与第一光伏阵列之间设有开关，在第二段直流母线分别与第二光伏阵列、第三光伏阵列、第四光伏阵列和第五光伏阵列之间也设有开关。
[0010]本实用新型的有益效果如下:1、可以实现对O?500kWp范围内不同容量型号逆变器的户外认证测试；2、可以对两台1kWp容量的逆变器同时进行户外对比测试；3、可以实现对光伏逆变器功能的测试:通讯接口、软启动、自动开关机、运行稳定性等；4、可以实现对逆变器的性能测试:转化效率、电能质量、功率因数、发电量、输出电压稳定度等的测试；
5、可以在逆变器测试的同时，实现并网发电；6、可以测试逆变器在实际电站运行中相关性能，为电站建设备选型及相关科研、生广单位提闻广品性能提供有力的依据；为逆变器生广厂家及用户提供客观、精确的指标。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型系统的主接线图，图中1(1、1(2、1(3、1(4、1(5、1(6、1(7、1(8和1(9均代表开关;
[0012]图2为本实用新型中逆变器测试分析单元的逻辑原理框图；
[0013]图3为本实用新型中容量为50kWp的第二光伏阵列至直流母线接线图。
【具体实施方式】
[0014]如图1、2、3所示，本实用新型是一种光伏逆变器户外测试系统，包括主变压器，该主变压器的一次绕组接交流母线而其二次绕组接电网，该交流母线通过第一测试位(即第I测试位)接第一段直流母线(即I段直流母线)，该第一段直流母线接第一光伏阵列；上述的交流母线还通过第二测试位(即第2测试位)接第二段直流母线(即2段直流母线)，该第二段直流母线分别接第二光伏阵列、第三光伏阵列、第四光伏阵列和第五光伏阵列；还包括逆变器测试分析单元，该逆变器测试分析单元的数据收集输入端分别接第一测试位和第二测试位；在上述第一测试位和第二测试位中，至少安装有一台待测光伏逆变器；其中第一光伏阵列的容量为1kWp,第二光伏阵列的容量为50kWp，第三光伏阵列的容量为10kWp,第四光伏阵列的容量为200kWp，第五光伏阵列的容量为200kWp ;其中逆变器测试分析单元包括功率分析仪和电能质量分析仪，该功率分析仪的输入端和电能质量分析仪的输入端分别与待测光伏逆变器的输出端连接。
[0015]其中第一光伏阵列的容量为1kWp,该第一光伏阵列包括I个汇流箱，该汇流箱分别与2个组串连接，每个组串功率为5kWp ;其中第二光伏阵列的容量为50kWp，该第二光伏阵列包括2个汇流箱，该汇流箱分别与5个组串连接，每个组串功率为5kWp。另外在第一段直流母线与第一光伏阵列之间设有开关，在第二段直流母线分别与第二光伏阵列、第三光伏阵列、第四光伏阵列和第五光伏阵列之间也设有开关。
[0016]本实用新型测试系统主要由光伏阵列单元、测试单元、并网单元组成，系统主结构图如图1所示。其中光伏阵列单元共有5个光伏阵列组成，5个阵列分别为10kWp、50kWp、10kWp、200kWp、200kWp。1kffp阵列为1kWp及以下的逆变器提供直流测试电源，其他四个阵列，通过对直流母线上的开关的切换实现对20kWp、30kffp、40kffp、50kffp、10kffp、250kffp、500kffp等容量的逆变器提供测试电源。
[0017]测试单元主要完成对待测逆变器的测试分析，由待测逆变器、隔离开关和逆变器测试分析单元组成，其中逆变器测试分析单元包括功率分析仪、电能质量分析仪，系统硬件结构示意图如图2所示。并网单元部分由交流母线、主变压器及隔离开关组成。整个测试系统，光伏阵列通过直流母线侧开关与待测逆变器直流侧连接，待测逆变器交流侧通过开关接入交流母线，经主变压器升压后接入电网连接，在测试的同时实现上网发电。
[0018]50kffp阵列的特征是接入的汇流箱为2个，每个汇流箱的最大容量为25kWp，包含5个组串，每个组串功率为5kWp，每个组串与直流母排之间有保险丝，其结构图如图3所示。10kffp阵列的特征是接入的汇流箱为4个，每个汇流箱的最大容量为25kWp ；200kffp阵列的特征是接入的汇流箱为8个，每个汇流箱的最大容量为25kWp ；1kffp阵列的特征是接入的汇流箱为I个，每个汇流箱包含2个组串，每个组串功率为5kWp。
[0019]主变压器的变压比为0.27/0.38/10kV,高压侧与1kV电网相连。
[0020]更进一步的，逆变器测试分析单元中的功率分析仪与电能质量分析仪还可以通过R232接口与串口服务器相连，再通过网络交换机将所测数据上传至逆变器测试分析系统服务器。小型气象站、打印机通过网络交换机与逆变器测试分析系统服务器连接。小型气象站实时采集当地太阳辐照度、温度、湿度、风速、风向。所有测试数据都存储到逆变器测试分析系统服务器中。逆变器测试分析系统服务器对被测逆变器的运行数据进行存储、分析。服务器内装有分析软件，对采集到的数据进行统一处理，并可以进行逆变器性能判定。
[0021]本实用新型可以实现对O?500kWp范围内不同系列逆变器进行户外测试，其测试方法如下:
[0022]I)容量为1kWp光伏逆变器的测试:将待测逆变器接入与1kWp光伏阵列相接的1#测试位。启动气象数据、功率分析仪、电能质量分析仪。依次闭合开关K1、开关K6、开关K8、开关K9，启动逆变器，逆变器测试分析单元(功率分析仪、电能质量分析仪)采集并记录逆变器在实际运行状况下的各项参数。
[0023]2)容量为20kWp光伏逆变器的测试:将待测逆变器接入2#测试位，保持该系统内所有开关在断开位置。选择50kWp光伏阵列内的汇流箱a中任意四个组串，合上保险，断开另外一个组串的保险；断开汇流箱b的出线开关，闭合汇流箱a的出线开关。启动气象数据、功率分析仪、电能质量分析仪。依次闭合开关K2、开关K7、开关K8、开关K9，启动逆变器，逆变器测试分析单元采集并记录逆变器在实际运行状况下的各项参数。
[0024]3)容量为30kWp光伏逆变器的测试:将待测逆变器接入2#测试位，保持该系统内所有开关在断开位置。合上50kWp阵列的汇流箱a的5个组串的保险丝和汇流箱b的任一个组串的保险丝，汇流箱b的其余保险丝全部断开，闭合汇流箱b的出线开关。启动气象数据、功率分析仪、电能质量分析仪。依次闭合开关K2、开关K7、开关K8、开关K9，启动逆变器，逆变器测试分析单元采集并记录逆变器在实际运行状况下的各项参数。
[0025]4)容量为40kWp光伏逆变器的测试:将待测逆变器接入2#测试位，保持该系统内所有开关在断开位置。合上50kWp阵列的汇流箱a的5个组串的保险丝和汇流箱b的任意三个组串的保险丝，汇流箱b的其余组串保险丝断开。启动气象数据、功率分析仪、电能质量分析仪。依次闭合开关K2、开关K7、开关K8、开关K9，启动逆变器，逆变器测试分析单元采集并记录逆变器在实际运行状况下的各项参数。
[0026]5)容量为50kWp光伏逆变器的测试:将待测逆变器接入2#测试位，保持该系统内所有开关在断开位置。合上50kWp光伏阵列连接的两个汇流箱中的10个组串的保险丝，闭合汇流箱a和汇流箱b的出线开关。启动气象数据、功率分析仪、电能质量分析仪。依次闭合开关K2、开关K7、开关K8、开关K9，启动逆变器，逆变器测试分析单元采集并记录逆变器在实际运行状况下的各项参数。
[0027]6)容量为10kWp光伏逆变器的测试:将待测逆变器接入2#测试位，保持该系统内所有开关在断开位置。合上与10kWp光伏阵列连接的汇流箱组串的保险丝。启动气象数据、功率分析仪、电能质量分析仪。依次闭合开关K3、开关K7、开关K8、开关K9，启动逆变器，逆变器测试分析单元采集并记录逆变器在实际运行状况下的各项参数。
[0028]7)容量为250kWp光伏逆变器的测试:将待测逆变器接入2#测试位，保持该系统内所有开关在断开位置。启动气象数据、功率分析仪、电能质量分析仪。依此合上开关K4、开关K2、开关K7、开关K8、开关K9。启动逆变器，逆变器测试分析单元采集并记录逆变器在实际运行状况下的各项参数。
[0029]8)容量为500kWp光伏逆变器的测试:将待测逆变器接入2#测试位，保持该系统内所有开关在断开位置。依此合上开关K3、开关K4、开关K5、开关K7、开关K8、开关K9。启动气象数据、功率分析仪、电能质量分析仪。启动逆变器，逆变器测试分析单元采集并记录逆变器在实际运行状况下的各项参数。
[0030]9)两台容量1kWp逆变器的对比测试:将两台1kWp的待测逆变器分别接入1#、2#测试位，保持该系统内所有开关在断开位置。将50kWp光伏阵列连接的汇流箱a的任意两个组串的保险合上，断开另外三个组串的保险；断开汇流箱b的出线开关，闭合汇流箱a的出线开关。依此合上开关K1、开关K2、开关K6、开关K7、开关K8、开关K9。启动气象数据、功率分析仪、电能质量分析仪。启动逆变器，逆变器测试分析单元采集并记录逆变器在实际运行状况下的各项参数。
【权利要求】
1.一种光伏逆变器户外测试系统，其特征在于:包括主变压器，该主变压器的一次绕组接交流母线而其二次绕组接电网，该交流母线通过第一测试位接第一段直流母线，该第一段直流母线接第一光伏阵列；上述的交流母线还通过第二测试位接第二段直流母线，该第二段直流母线分别接第二光伏阵列、第三光伏阵列、第四光伏阵列和第五光伏阵列；还包括逆变器测试分析单元，该逆变器测试分析单元的数据收集输入端分别接第一测试位和第二测试位；在上述第一测试位和第二测试位中，至少安装有一台待测光伏逆变器； 其中第一光伏阵列的容量为1kWp,第二光伏阵列的容量为50kWp，第三光伏阵列的容量为10kWp,第四光伏阵列的容量为200kWp，第五光伏阵列的容量为200kWp ； 其中逆变器测试分析单元包括功率分析仪和电能质量分析仪，该功率分析仪的输入端和电能质量分析仪的输入端分别与待测光伏逆变器的输出端连接。
2.如权利要求1所述的一种光伏逆变器户外测试系统，其特征在于:其中第一光伏阵列的容量为1kWp,该第一光伏阵列包括I个汇流箱，该汇流箱分别与2个组串连接，每个组串功率为5kWp ;其中第二光伏阵列的容量为50kWp，该第二光伏阵列包括2个汇流箱，该汇流箱分别与5个组串连接，每个组串功率为5kWp。
3.如权利要求1或2所述的一种光伏逆变器户外测试系统,其特征在于:其中在第一段直流母线与第一光伏阵列之间设有开关，在第二段直流母线分别与第二光伏阵列、第三光伏阵列、第四光伏阵列和第五光伏阵列之间也设有开关。
【文档编号】G01R31/00GK203981789SQ201420280295
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】林恒, 王丽娟, 王炳楠, 侯宝峰, 刘小平, 汪树升, 郭斌, 马宁, 李元 申请人:中铝宁夏能源集团有限公司, 宁夏新能源研究院（有限公司）