CN111025060A - 一种并网逆控一体机的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种并网逆控一体机的测试方法，采用数模混合仿真平台进行测试，建立的数模混合仿真平台主要由RT‑LAB和功率放大器构成。在RT‑LAB的仿真器中搭建电力***仿真模型，并将其中一个节点通过功率放大器进行电压放大，为实际装置提供接口，将并网逆控一体机接入功率放大器，通过模拟电力***的稳态和暂态等运行状况，对并网逆控一体机的性能进行测试。

Description

一种并网逆控一体机的测试方法

技术领域

本发明涉及一种并网逆控一体机的测试方法，属于可再生能源发电领域。

背景技术

由于化石能源的大量消耗所带来的环境污染日益严重，光伏、风电等可再生能源作为解决化石能源和环境问题的有效途径，必将是未来能源结构的基础。随着可再生能源的快速发展，带动了逆控一体机等相关设备的更新换代。

目前，针对常规光伏逆变器等设备，主要基于市电或电网模拟器等进行测试，但是这很难模拟实际电力***的运行工况，设备的测试精度会降低。再者，针对逆控一体机等设备，目前的研究主要集中在拓扑结构研究，对其测试方法研究较少。

中国专利201821407645.7公开了一种混合电力储能的光伏逆控一体机，包括柜体，所述柜体内设置有电控仓、控制仓和电池仓，所述电控仓内安装有逆变器和变压器，所述逆变器和变压器之间安装有制冷片，所述制冷片的上侧安装有电压传感器，所述电控仓两侧面分别安装有排风扇和离子风机，所述排风扇和离子风机分别贯穿柜体侧面，所述离子风机一侧外壁设有凹槽，且凹槽内固定安装有接线柱和插座，所述控制仓内安装有总开关和PLC控制器，所述电池仓内安装有电池组；通过离子风机启动，带动正负离子扩散在电控仓内，使灰尘降低吸附能力，在由排风扇排出电控仓，方便自动除尘，适用范围广，以解决灰尘进入设备内部影响电力***的正常运行的问题。该发明主要介绍逆控一体机的内部构造。

中国专利201820984404.2公开了一种太阳能逆控一体机散热结构，包括机壳，所述机壳的两端均设有第一散热通道，所述第一散热通道的内部通过连接板连接有第一散热扇，所述机壳的侧面设有第二散热通道，所述第二散热通道的内部通过连接板连接有第二散热扇，所述机壳的壳壁内设有安装槽，所述安装槽内设有冷凝管，所述冷凝管的一端通过管道连接有循环泵，本太阳能逆控一体机散热结构，通过对第一散热扇和第二散热扇的工作进行控制，能够进行风冷作业，通过对循环泵和制冷机的工作进行控制，从而能够进行水冷作业，风冷和水冷的组合使用，从而保证了散热的效果，避免了机壳的内部温度过高，从而延长了整体的使用寿命。该发明主要介绍逆控一体机的散热结构，对逆控一体机的测试没有提及。

总之，现有技术对并网逆控一体机还没有专门的测试方法，常规测试方法的测试范围不够全面，且测试精度有时较低。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种并网逆控一体机的测试方法，能够模拟实际电力***的运行状况，对并网逆控一体机的性能测试较全面，且精度较高。

本发明技术解决方案：一种并网逆控一体机的测试方法，采用数模混合仿真平台进行测试，建立的数模混合仿真平台主要由RT-LAB和功率放大器构成。在RT-LAB的仿真器中搭建电力***仿真模型，并将其中一个节点通过功率放大器进行电压放大，为实际装置提供接口。将并网逆控一体机接入功率放大器，通过模拟电力***的稳态和暂态等运行状况，对并网逆控一体机的性能进行测试。

所述的数模混合仿真平台主要包括RT-LAB和功率放大器；RT-LAB中的仿真器可以根据实际需求搭建***模型，***模型可以是标准电力***模型，也可以是实际的电力***模型；RT-LAB还配有采集装置，及板卡、以太网、串口等通讯接口，可以采集测试设备的电压、电流等信息，并通过板卡传回仿真器，仿真器也可以通过以太网等通讯接口控制逆控一体机的运行状态。功率放大器为***模型和测试装置的接口，其电压能够跟随***模型中节点电压的变化而变化，从而测试逆控一体机的并网性能。

所述的并网逆控一体机性能测试，基于模拟电力***运行环境进行测试。对并网逆控一体机的通讯、转换效率、电流谐波、功率因数、电网适应能力、短路保护、低电压穿越、过载能力、过/欠压保护等性能进行测试。

1)通讯测试

逆控一体机一般具有RS485、RS232、以太网等通讯方式，数模混合仿真平台也具有相应的通讯接口，数模混合仿真平台利用通讯给逆控一体机下发命令，如开机、关机、运行功率等，然后观测逆控一体机是否按指令运行。

2)转换效率测试

①调节直流侧电压为最大值，调节仿真平台侧电压为额定值；

②按照额定功率的10％递减运行；

③利用功率分析仪测量交流侧和直流侧有功功率，转换效率为直流侧输入有功功率与交流侧输出有功功率的比值。

④调节直流侧电压分别为中间值和最小值，重复上述过程，可以计算出相应的转换效率。

3)电流谐波测试

①逆控一体机运行在最小功率，然后以额定功率的10％递增，每次连续测量10分钟；

②计算出电流谐波子群的有效值，取3s内的15个电流谐波子群有效值计算方均根值；

③计算10分钟内所包含的各3s电流谐波子群的方均根值；

④电流谐波子群应记录到第50次，从而可以计算出总畸变率，即电流谐波；

4)功率因数测试

设定逆控一体机输出有功功率为额定值的50％，调节其功率因素为0.98(超前或滞后)，利用电能质量分析仪记录该有功功率下所达到的功率因数值。

5)电网适应能力测试

调节逆控一体机的交流侧，即仿真平台的电压和频率，电压、频率在最大值和最小值的持续时间不小于1min，其中，电压最大值为额定电压的110％，电压最小值为额定电压的90％，频率最大值为51.5Hz，频率最小值为47.5Hz。观测逆控一体机能否保持正常运行。

6)故障保护测试

当电网侧发生短路等故障后，逆控一体机执行反孤岛保护，观测其在故障发生后2s内是否停机。

7)低电压穿越测试

①利用数模混合仿真平台设置故障，使***可以实现电压跌落，至少包含5个跌落点，其中应包含额定电压的0％和20％，其他各点应在额定电压的(20％～50％)、(50％～75％)和(75％～85％)三个区间内均有分布，(75％～85％)跌落时设置故障时间为0.6s，其他方式设置故障时间为2s；

②测试逆控一体机能否实现对该故障的穿越功能，即保持故障时间内不脱网。

8)过载能力测试

①控制逆控一体机的交流侧电压为额定值，交流侧电流为额定值的110％，保持10分钟；

②控制逆控一体机的交流侧电压为额定值，交流侧电流为额定值的120％，保持1分钟。

③观测逆控一体机能否保证正常运行。

9)过/欠压保护测试

过/欠电压保护测试包括直流侧过/欠电压保护和交流侧过/欠电压保护测试。

①直流侧过/欠电压保护测试：通过调节光伏模拟器电压，即调节逆控一体机直流侧电压，当电压高于其运行的直流侧电压最大值或低于其运行的直流侧电压最小值时，逆控一体机不启动；对于已经启动的逆控一体机，保证在0.1s内停机。当直流侧电压恢复至逆控一体机允许的工作范围，即额定电压的±10％后，逆控一体机正常启动。

②交流侧过/欠电压保护测试：利用实时仿真测试平台调节电网的电压，即调节逆控一体机交流侧电压，当电压高于其运行的交流侧电压最大值或低于其运行的交流侧电压最小值时，逆控一体机不启动；对于已经启动的逆控一体机，保证在0.1s内停机。当交流侧电压恢复至逆控一体机允许的工作范围，即额定电压的±10％后，逆控一体机正常启动。

10)并网性能测试

利用光伏模拟器模拟实际光伏的功率输出，通过逆控一体机并入数模混合仿真平台，分析光伏接入对***频率和电压的影响，从而测试逆控一体机的并网特性。

本发明与现有技术相比的优点在于：和常规的基于公共电网或电网模拟器的测试方法相比，本发明能够测试的性能更多，且精度更高；

附图说明

图1为本发明的数模混合仿真平台；

图2为本发明实施例中金寨金光03线***；

图3为本发明实施例功率因数等信息；

图4为本发明实施例中电流THD等信息；

图5为本发明中的2到50次谐波详细信息；

图6为本发明逆控一体机的最大转换效率；

图7为本发明中的低电压穿越的电压和电流波形图；

图8为本发明中的低电压穿越的标准曲线；

图9为本发明中的不同渗透率光伏对数字子***频率的影响；

图10为本发明的不同渗透率光伏对数字子***电压的影响。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明的数模混合仿真平台，主要由RT-LAB和功率放大器构成，其中物理子***为并网逆控一体机，其额定功率为3kW。数字子***为电力***仿真模型。

本发明方法的具体实现过程：

(1)数模混合仿真平台将数字子***中的节点电压信号，即数字信号D，转换为模拟信号A，传递给功率放大器，功率放大器为物理子***提供运行的电压环境，从而保证物理子***的正常运行；

(2)利用传感测量装备采集物理子***的运行电压和电流等信息，通过板卡将数字信号转化为模拟信号传输回数字子***。

图2为基于RT-LAB建立的金寨金光03线电网***，即数字子***，其中节点57为逆控一体机的并网点。

当并网功率为3000W时，测量其电流THD为2.1％，功率因数为1，具体如图3、4所示。其中2到50次谐波的详细信息如图5所示，第1列为总谐波值，后面为2到50次谐波的对应值。

将逆控一体机处在不同的功率下，测量其效率如表1所示。其中最大效率如图6所示。

表1不同功率下的逆控一体机效率

并网功率/kW	0.3123	0.6312	0.8007	0.9091	1.5545	2.2471	3.1151
								效率/％	94.99	96.31	96.58	97.06	97.17	97.27	97.15

图7为逆控一体机为低电压穿越电压和电流的波形图，当电网电压按照图8的波形进行变化时，逆控一体机不脱网，且在电压跌落时能够发出无功功率来辅助电网电压恢复。

图9为5％和10％渗透率下的频率仿真结果，表明光伏5％渗透率时的***频率大于10％的***频率；且10％渗透率时，光伏从离网到并网过程中引起了频率的振荡，而5％时***平稳进入并网状态，所以光伏10％渗透率时引起的***频率波动较大。图10反映了5％和10％渗透率对***电压的影响，5％时的***电压波动幅值为0.01865，10％时的***电压波动幅值为0.02711，可见10％时引起的***电压波动较大。随着光伏渗透率的变换，逆控一体机一直保持正常运行，由此证明并网性能良好。

Claims (12)

1.一种并网逆控一体机的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立数模混合仿真平台进行测试，所述数模混合仿真平台由RT-LAB和功率放大器构成，在RT-LAB的仿真器中搭建电力***仿真模型，并将电力***仿真模型中的一个母线节点通过功率放大器进行电压放大，为并网逆控一体机提供接口；

(2)将并网逆控一体机接入功率放大器，RT-LAB通过模拟电力***的稳态和暂态运行状况，进行并网逆控一体机的性能测试，所述性能测试包括通讯、转换效率、电流谐波、功率因数、电网适应能力、短路保护、低电压穿越、过载能力、过/欠压保护、并网性能测试。

2.根据权利要求1所述的并网逆控一体机的测试方法，其特征在于：所述步骤(1)中电力***仿真模型是标准电力***模型或是实际的电力***模型；所述RT-LAB还配有采集装置、具有数据传输功能的板卡及以通讯接口(以太网、串口等)，采集逆控一体机的电压和电流信息，并通过板卡传回仿真器，仿真器通过通讯接口控制逆控一体机的运行状态；功率放大器为***模型和测试装置的接口，其电压能够跟随电力***模型中节点电压的变化而变化，从而测试逆控一体机的性能。

3.根据权利要求1所述的并网逆控一体机测试方法，其特征在于：所述通讯测试是对并网逆控一体机具有的RS485、RS232、以太网通讯方式测试，数模混合仿真平台也具有相应的通讯接口，数模混合仿真平台利用通讯给逆控一体机下发命令，命令包括开机、关机、运行功率，然后判断并网逆控一体机是否按指令运行。

4.根据权利要求1所述的并网逆控一体机测试方法，其特征在于：所述转换效率测试如下：

①调节直流侧电压为最大值，调节数模混合仿真平台侧电压为额定值；

②按照额定功率的10％递减运行；

③利用功率分析仪测量交流侧和直流侧有功功率，转换效率为直流侧输入有功功率与交流侧输出有功功率的比值；

④调节直流侧电压分别为中间值和最小值，重复上述过程，计算出相应的转换效率。

5.根据权利要求1所述的并网逆控一体机测试方法，其特征在于：所述电流谐波测试如下：

①并网逆控一体机运行在最小功率，然后以额定功率的10％递增，每次连续测量10分钟；

②计算出电流谐波子群的有效值，取3s内的15个电流谐波子群有效值计算方均根值；

③计算10分钟内所包含的各3s电流谐波子群的方均根值；

④电流谐波子群应记录到第50次，从而计算出总畸变率，即电流谐波。

6.根据权利要求1所述的并网逆控一体机测试方法，其特征在于：所述功率因数测试为：设定并网逆控一体机输出有功功率为额定值的50％，调节其功率因素为0.98，即超前或滞后，利用电能质量分析仪记录该有功功率下所达到的功率因数值。

7.根据权利要求1所述的并网逆控一体机测试方法，其特征在于：所述电网适应能力测试为：

调节并网逆控一体机的交流侧，即仿真平台的电压和频率，电压、频率在最大值和最小值的持续时间不小于1min，其中，电压最大值为额定电压的110％，电压最小值为额定电压的90％，频率最大值为51.5Hz，频率最小值为47.5Hz，判断并网逆控一体机能否保持正常运行。

8.根据权利要求1所述的并网逆控一体机测试方法，其特征在于：所述故障保护测试为：当电网侧发生短路等故障后，并网逆控一体机执行反孤岛保护，判断并网逆控一体机在故障发生后2s内是否停机，如果停机，说明反孤岛保护性能良好；如果不停机，会损害公众和维修人员的安全和供电的质量。

9.根据权利要求1所述的并网逆控一体机测试方法，其特征在于：所述低电压穿越测试为：

①利用数模混合仿真平台设置故障，使电力***仿真模型实现电压跌落，至少包含5个跌落点，其中应包含额定电压的0％和20％，其他各点应在额定电压的(20％～50％)、(50％～75％)和(75％～85％)三个区间内均有分布，(75％～85％)跌落时设置故障时间为0.6s，设置故障的总时间为2s；

②并网测试逆控一体机能否实现对该故障的穿越功能，即保持故障时间内不脱网。

10.根据权利要求1所述的并网逆控一体机测试方法，其特征在于：所述过载能力测试

①控制并网逆控一体机的交流侧电压为额定值，交流侧电流为额定值的110％，保持10分钟；

②控制并网逆控一体机的交流侧电压为额定值，交流侧电流为额定值的120％，保持1分钟；

③判断并网逆控一体机能否保证正常运行。

11.根据权利要求1所述的并网逆控一体机测试方法，其特征在于：所述过/欠压保护测试包括：直流侧过/欠电压保护和交流侧过/欠电压保护测试；

①直流侧过/欠电压保护测试：通过调节光伏模拟器电压，即调节并网逆控一体机直流侧电压，当电压高于其运行的直流侧电压最大值或低于其运行的直流侧电压最小值时，逆控一体机不启动；对于已经启动的并网逆控一体机，保证在0.1s内停机，当直流侧电压恢复至并网逆控一体机允许的工作范围，即额定电压的±10％后，并网逆控一体机正常启动；

②交流侧过/欠电压保护测试：利用实时仿真测试平台调节电网的电压，即调节并网逆控一体机交流侧电压，当电压高于其运行的交流侧电压最大值或低于其运行的交流侧电压最小值时，并网逆控一体机不启动；对于已经启动的逆控一体机，保证在0.1s内停机；当交流侧电压恢复至并网逆控一体机允许的工作范围，即额定电压的±10％后，并网逆控一体机正常启动。

12.根据权利要求1所述的并网逆控一体机测试方法，其特征在于：所述并网性能测试为：利用光伏模拟器模拟实际光伏的功率输出，通过并网逆控一体机并入数模混合仿真平台，判断光伏接入对***频率和电压的影响，从而测试出并网逆控一体机的并网特性。

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