一种满足多组串型光伏逆变器并联运行的测试系统及方法与流程

本发明涉及光伏逆变器并联运行，具体涉及一种满足多组串型光伏逆变器并联运行的测试系统及方法。

背景技术：

在光伏并网性能检测领域，欧美多国建立了国家级太阳能研究实验室，开展太阳能光伏发电技术及相应的检测技术研究，此外，美国ul安全试验所、德国tüv技术监督会、德国电气工程师协会(vde)等世界知名的测试认证中心已建设或通过联合设立的方式拥有一些世界级的光伏发电系统测试实验室。目前，这些实验室均可针对各种类型的光伏逆变器单机开展测试，并提供组件及部件的权威认证，但是没有建立综合考虑阴影遮挡、交流侧线路阻抗不一致以及电网背景谐波等影响因素的满足多组串型逆变器真实运行条件的测试系统。目前，实验室也未出现满足多组串型光伏逆变器并联运行的测试系统。

综上所述，现有技术缺少在多组串型逆变器多机并联运行特性的测试。

技术实现要素：

为克服上述缺陷，本发明提供了一种满足多组串型光伏逆变器并联运行的测试系统，包括：半实物仿真平台、功率放大器；

所述半实物仿真平台用于：基于被测设备的电流，模拟所述被测设备接入电网，并采集接入节点三相并网电压；基于所述接入节点三相并网电压生成控制指令，并将所述控制指令传输到所述功率放大器；

所述功率放大器用于：基于所述控制指令、接入功率放大器的被测设备的电流和电压进行控制，生成测试结果。

优选的，所述测试系统还包括：模拟量输出板卡、模拟量输入板卡和信号调理电路；

所述模拟量输入板卡用于：将通过所述信号调理电路进行缩减后的被测设备的电流，接入半实物仿真平台；

所述模拟量输出板卡用于：将所述半实物仿真平台输出的控制指令发送给所述功率放大器。

优选的，所述半实物仿真平台包括：第一信号调理模块、第二信号调理模块和仿真模块；

所述第一信号调理模块用于：将所述电网接入节点的三相并网电压进行缩小后生成控制指令发送给所述模拟量输出板卡；

所述第二信号调理模块用于：将通过所述模拟量输入板卡接入的被测设备的电流进行还原后发送给所述仿真模块；

所述仿真模块用于：根据接入的被测设备的电流生成受控电流源，接入电网；获取接入节点的三相并网电压发送给所述第一信号调理模块。

优选的，所述功率放大器包括：主电路模块和控制模块；

所述主电路模块用于：将接收到的所述被测设备的电流、电压发送给所述控制模块；基于所述控制模块生成的pwm信号输出测试结果；

所述控制模块用于：基于所述控制指令和所述被测设备的电流、电压经过控制比较生成pwm信号，并将所述pwm信号发送至主电路模块。

优选的，所述主电路模块包括：三个单相全桥电路；

所述三个单相全桥电路用于：将所述控制模块传送来的所述pwm信号生成测试结果。

优选的，所述控制模块包括：放大模块、pi双环控制模块和重复控制模块；

所述放大模块与所述pi双环控制模块串联；

所述放大模块用于：将半实物仿真平台传送来的指令信号进行放大，得到与电网节点的三相电压相位大小一致的电压信号；

所述pi双环控制模块由第一pi控制电路和第二pi控制电路串联构成；

所述重复控制模块与所述第一pi控制电路并联。

一种满足多组串型光伏逆变器并联运行的测试方法，其特征在于，包括：

半实物仿真平台根据被测设备的电流，模拟所述被测设备接入电网，并采集接入节点三相并网电压；

所述半实物仿真平台基于接入节点的三相并网电压生成控制指令，并将所述控制指令传输到所述功率放大器；

所述功率放大器基于所述控制指令、接入功率放大器的被测设备的电流和电压进行控制，生成测试结果。

优选的，所述半实物仿真平台根据被测设备的电流，模拟所述被测设备接入电网，并采集接入节点三相并网电压，包括：

半实物仿真平台的仿真模块模拟被测设备接入电网，其接入节点的电流与被测设备的电流iam、ibm、icm一致；

半实物仿真平台的仿真模块获取接入节点的三相并网电压。

优选的，所述半实物仿真平台的仿真模块模拟被测设备接入电网，其接入节点的电流为被测设备的电流iam、ibm、icm一致，包括：

半实物仿真平台的信号模拟电路将接入的被测设备的电流iam、ibm、icm进行缩减，得到iam1、ibm1、icm1；

半实物仿真平台的模拟量输入板卡将所述缩减的电流iam1、ibm1、icm1经半实物仿真平台的第二信号调理模块进行放大得到与所述被测设备的电流iam、ibm、icm大小相位一致的电流；

半实物仿真平台的仿真模块以与所述被测设备电流iam、ibm、icm大小相位一致的电流接入电网。

优选的，所述半实物仿真平台基于调整后的电网接入节点的三相并网电压生成控制指令，并将所述控制指令传输到所述功率放大器，包括：

所述半实物仿真平台的仿真模块将所述接入节点的三相并网电压ua0、ub0、uc0发送到半实物仿真平台的第一信号调理模块；

所述第一信号调理模块将所述三相电压ua0、ub0、uc0缩小为ua1、ub1、uc1，并发送给半实物仿真平台的输出板卡；

所述输出板卡将所述缩小后的电压ua1、ub1、uc1做为控制指令发送给所述功率放大器。

优选的，所述功率放大器基于所述控制指令、接入功率放大器的被测设备的电流和电压进行控制，生成测试结果，包括：

所述功率放大器的控制模块根据所述控制指令和接入功率放大器的被测设备的电流和电压通过控制算法得到误差信号所述控制模块将所述误差信号通过pi双环控制和重复控制对误差信号处理得到pwm信号；

所述控制模块将所述pwm信号发送到所述功率放大器的主电路模块；

所述主电路模块根据所述pwm信号生成测试结果，其中所述测试结果为波形图。

优选的，所述控制算法包括：

所述控制模块将所述控制指令进行放大倍，得到与电网节点的三相电压大小相位一致的第一信号；

所述控制模块将所述第一信号与反馈信号计算差值，得到所述误差信号。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的满足多组串型光伏逆变器并联运行的测试系统及方法，包括：半实物仿真平台、功率放大器；所述半实物仿真平台用于：基于被测设备的电流，模拟所述被测设备接入电网，并采集接入节点三相并网电压；基于所述接入节点三相并网电压生成控制指令，并将所述控制指令传输到所述功率放大器；所述功率放大器用于：基于所述控制指令、接入功率放大器的被测设备的电流和电压进行控制，生成测试结果。通过半实物仿真平台能够实时改变并模拟任意电网电压、线路阻抗，通过功率放大器输出，比现有模拟电网测试装置设置更加灵活，具有通用性；

本发明提供的技术方案，测试系统中功率放大器运用sic功率模块器件，采用多管并联倍频技术，最高开关频率可达400khz，功率器件驱动控制通过同步触发输出和死区补偿，可实现微秒级响应速度，相比现有电力电子功率放大器，能够更加精准地跟踪指令信号，相比线性功率放大器，额定容量更大，成本更低；

本发明提供的技术方案，测试系统中功率放大器的控制部分采用pi控制器和重复控制器相组合的控制策略，pi控制有较强的鲁棒性、动态响应速度，重复控制对谐波有强抑制效果，该方法使系统在保持快速响应性的同时加强对谐波的抑制能力，保证了功率放大器的响应速度与输出准确度；

本发明提供的技术方案，电网模型被测设备接入点的电压及被测设备的并网电流形成闭环反馈，电网节点电压能够依据被测设备的响应实时改变电压输出，能够更加真实模拟现场环境，对被测设备测试更加准确。

附图说明

图1为本发明提供的一种满足多组串型光伏逆变器并联运行的测试系统结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明：

实施例一、

图1为本发明提供的一种满足多组串型光伏逆变器并联运行的测试系统结构示意图，如图1所示，本发明提供的一种满足多组串型光伏逆变器并联运行的测试系统，包括：半实物仿真平台、功率放大器；

所述半实物仿真平台用于：基于被测设备的电流，模拟所述被测设备接入电网，并采集接入节点三相并网电压；基于所述接入节点三相并网电压生成控制指令，并将所述控制指令传输到所述功率放大器；

所述功率放大器用于：基于所述控制指令、接入功率放大器的被测设备的电流和电压进行控制，生成测试结果。

所述测试系统还包括：模拟量输出板卡、模拟量输入板卡和信号调理电路；

所述模拟量输入板卡用于：将通过所述信号调理电路进行缩减后的被测设备的电流，接入半实物仿真平台；

所述模拟量输出板卡用于：将所述半实物仿真平台输出的控制指令发送给所述功率放大器。

所述半实物仿真平台包括：第一信号调理模块、第二信号调理模块和仿真模块；

所述第一信号调理模块用于：将所述电网接入节点的三相并网电压进行缩小后生成控制指令发送给所述模拟量输出板卡；

所述第二信号调理模块用于：将通过所述模拟量输入板卡接入的被测设备的电流进行还原后发送给所述仿真模块；

所述仿真模块用于：根据接入的被测设备的电流生成受控电流源，接入电网；获取接入节点的三相并网电压发送给所述第一信号调理模块。

所述功率放大器包括：主电路模块和控制模块；

所述主电路模块用于：将接收到的所述被测设备的电流、电压发送给所述控制模块；基于所述控制模块生成的pwm信号输出测试结果；

所述控制模块用于：基于所述控制指令和所述被测设备的电流、电压经过控制比较生成pwm信号，并将所述pwm信号发送至主电路模块。

所述主电路模块包括：三个单相全桥电路；

所述三个单相全桥电路用于：将所述控制模块传送来的所述pwm信号生成测试结果。

所述控制模块包括：放大模块、pi双环控制模块和重复控制模块；

所述放大模块与所述pi双环控制模块串联；

所述放大模块用于：将半实物仿真平台传送来的指令信号进行放大，得到与电网节点的三相电压相位大小一致的电压信号；

所述pi双环控制模块由第一pi控制电路和第二pi控制电路串联构成；

所述重复控制模块与所述第一pi控制电路并联。

实施例二、

基于相同的发明构思本发明还提供一种满足多组串型光伏逆变器并联运行的测试方法，包括：

如图1所示的半实物仿真平台根据被测设备的电流，模拟所述被测设备接入电网，并采集接入节点三相并网电压；

所述半实物仿真平台基于接入节点的三相并网电压生成控制指令，并将所述控制指令传输到所述功率放大器；

所述功率放大器基于所述控制指令、接入功率放大器的被测设备的电流和电压进行控制，生成测试结果。

所述半实物仿真平台根据被测设备的电流，模拟所述被测设备接入电网，并采集接入节点三相并网电压，包括：

半实物仿真平台的仿真模块模拟被测设备接入电网，其接入节点的电流与被测设备的电流iam、ibm、icm一致；

半实物仿真平台的仿真模块获取接入节点的三相并网电压。

所述半实物仿真平台的仿真模块模拟被测设备接入电网，其接入节点的电流为被测设备的电流iam、ibm、icm一致，包括：

半实物仿真平台的信号模拟电路将接入的被测设备的电流iam、ibm、icm进行缩减，得到iam1、ibm1、icm1；

半实物仿真平台的模拟量输入板卡将所述缩减的电流iam1、ibm1、icm1经半实物仿真平台的第二信号调理模块进行放大得到与所述被测设备的电流iam、ibm、icm大小相位一致的电流；

半实物仿真平台的仿真模块以与所述被测设备电流iam、ibm、icm大小相位一致的电流接入电网。

所述半实物仿真平台基于调整后的电网接入节点的三相并网电压生成控制指令，并将所述控制指令传输到所述功率放大器，包括：

所述半实物仿真平台的仿真模块将所述接入节点的三相并网电压ua0、ub0、uc0发送到半实物仿真平台的第一信号调理模块；

所述第一信号调理模块将所述三相电压ua0、ub0、uc0缩小为ua1、ub1、uc1，并发送给半实物仿真平台的输出板卡；

所述输出板卡将所述缩小后的电压ua1、ub1、uc1做为控制指令发送给所述功率放大器。

所述功率放大器基于所述控制指令、接入功率放大器的被测设备的电流和电压进行控制，生成测试结果，包括：

所述功率放大器的控制模块根据所述控制指令和接入功率放大器的被测设备的电流和电压通过控制算法得到误差信号所述控制模块将所述误差信号通过pi双环控制和重复控制对误差信号处理得到pwm信号；

所述控制模块将所述pwm信号发送到所述功率放大器的主电路模块；

所述主电路模块根据所述pwm信号生成测试结果，其中所述测试结果为波形图。

所述控制算法包括：

所述控制模块将所述控制指令进行放大倍，得到与电网节点的三相电压大小相位一致的第一信号；

所述控制模块将所述第一信号与反馈信号计算差值，得到所述误差信号。

实施例三、

本发明提出一种满足多组串型光伏逆变器并联运行的测试系统，具体如下：

测试系统由半实物仿真平台、功率放大器、被测设备和模拟直流源组成，结构如图1所示。

一种满足多组串型光伏逆变器并联运行的测试系统，包括：用于模拟电网的半实物仿真平台、功率放大器；

半实物仿真平台包括：模拟电网侧测试环境的仿真模块；

半实物仿真平台的仿真模块用于：采集电网接入半实物仿真平台的节点的三相并网电流，生成控制指令；并将控制指令通过所述功率放大器输出到被测设备；

控制指令为电压指令。

半实物仿真平台包含仿真模块、模拟量输出板卡、模拟量输入板卡和信号调理电路。仿真模块代表电网侧的测试环境，包括电网模型、线路阻抗模型、接入该电网的发电设备和负荷模型以及三相受控电流源模型。其中三相受控电流源模型代表被测设备，其接入点为电网节点m，通过采样电网节点m的三相电压ua0、ub0、uc0，经信号调理模块1缩小k倍转换为-16v～16v的信号ua1、ub1、uc1，并通过模拟量输出板卡输出至功率放大器，作为功率放大器控制指令。

功率放大器包括主电路部分和控制部分。主电路部分由三个单相全桥逆变电路组成，单相全桥逆变电路包括逆变全桥和lc滤波电路，逆变全桥运用sic功率模块器件，采用多管并联倍频技术，最高开关频率可达400khz，功率模块器件驱动控制通过同步触发输出和死区补偿，可实现微秒级响应速度。功率放大器接收到控制指令ua1、ub1、uc1后，通过控制部分的控制算法来功率放大器主电路的输出电压ua、ub、uc。控制算法具体为：采样功率放大器主电路的输出电压ua、ub、uc和流过lc滤波电路电感l的电流ia、ib、ic，通过放大器将控制指令ua1、ub1、uc1扩大k倍，得到大小和相位均与电网节点m的三相电压一致的信号ua0、ub0、uc0，计算ua0、ub0、uc0与采样的功率放大器主电路的输出电压ua、ub、uc的误差，误差信号经pi双环控制和重复控制，得到pwm信号：pwma、pwmb、pwmc，通过pwma、pwmb、pwmc驱动三个单相全桥电路工作。

被测设备为组串型光伏逆变器单机或者多机并联，被测设备流向功率放大器电流即为被测设备的并网电流iam、ibm、icm，并网电流iam、ibm、icm经半实物仿真平台中的信号调理电路缩减为iam1、ibm1、icm1，范围为-16a～16a，iam1、ibm1、icm1经模拟量输入板卡输入到仿真模块中，并经信号调理模块2变为与仿真模块中接入电网节点m的三相受控电流源受控信号大小和相位一致的信号。

修改仿真模块参数，通过改变电网节点m电压，制造各种测试工况，可针对被测设备开展低电压穿越(含零电压穿越)、高电压穿越、电网适应性、功率控制和电能质量等并网性能测试。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。