CN216162414U - 基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试***，包括：主控制器模块、继电器开关模块、可编程直流电源模块、功率分析及并网测试模块、工控机和并网式光储充发电装置；所述并网式光储充发装置与所述主控制器模块连接；所述继电器开关模块与所述主控制器模块连接；所述可编程直流电源模块与所述主控制器模块连接；市电与所述主控制器模块连接；所述功率分析及并网测试模块与所述主控制器模块连接；所述工控机与所述主控制器模块连接。本实用新型通过模拟最真实工况去进行光储充装置的可靠稳定性测试。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源领域，具体地，涉及光储充测试装置，更为具体地，涉及基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试***。
背景技术
随着国家对新能源、智慧能源、储能等行业或领域的重视，这些行业在近几年获得了较快速的发展，基于光伏、风电等新能源的分布式发电在电力工业领域受到越来越多的关注，然而由于风电受地区限制，导致在中国大部分非西北地区小面积使用经济性较差，因此在内陆主要是以光储***为主。
大多数的并网式光储充装置通常由储能模块、光伏充电模块、逆变输出及市电充电模块构成，整体功能接口覆盖市电充电接口、光伏(直流)充电接口、直流输出接口、逆变交流输出接口、通讯接口等。为了保证并网式光储充装置的稳定可靠工作，需要对其整体充放电功能的可靠性验证及各项指标的稳定性考核，而现行的针对光伏输入及逆变输出、并网稳定性等测试方式过于分散而粗糙，设备的过于分散，导致完成整体可靠性测试操作复杂，同时又由于不同型号的测试设备难以满足所有可靠性测试需求，因此在当下的大环境中，随着储能行业的爆发式发展，针对光储充装置的集成化可靠性测试***是迫切的需求之一。
专利文献CN105572502B(申请号：201510955542.9)公开了储能用超级电容器充放电一体化检测装置，涉及电池检测领域。满足了对测量范围大、测量准确度高、稳定性好、速度快和使用方便的储能用超级电容器充放电一体化检测装置的需求。通过充电电路、恒流放电电路和恒压放电电路，实现了储能用超级电容器的充电检测和放电检测。充电电路通过直流基准源及反馈调节过程实现对储能用超级电容器的充电；同时还能实时监测充电的多少，便于及时调节充电电路。恒流放电电路和恒压放电电路作为负载对储能用超级电容器进行放电。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试***。
根据本发明提供的基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试***，包括：主控制器模块、继电器开关模块、可编程直流电源模块、功率分析及并网测试模块、工控机和并网式光储充发电装置；
所述并网式光储充发装置与所述主控制器模块连接；
所述继电器开关模块与所述主控制器模块连接；
所述可编程直流电源模块与所述主控制器模块连接；
市电与所述主控制器模块连接；
所述功率分析及并网测试模块与所述主控制器模块连接；
所述工控机与所述主控制器模块连接。
所述主控制器模块执行预设的控制逻辑，配合上位机进行充放电操作；
所述继电器开关模块是主控制器模块控制继电器开关模块，实现充放电线路开与关；
所述可编程直流电源模块是主控制器模块控制可编程直流电源模块，实现在进行充电操作过程中模拟光伏发电特性作为直流输入；
所述功率分析及并网测试模块是主控制器模块控制功率分析及并网测试模块，实现在进行放电操作过程中模拟测试逆变交流输出电能质量、电网各类运行工况和负载特性；
所述工控机具有一体化平台的监控、操作及显示功能。
优选地，所述可编程直流电源模块通过光伏输入接口连接主控制器模块。
优选地，所述市电连接市电输入接口，市电输入接口与所述主控制器模块连接。
优选地，所述工控机通过以太网连接所述主控制器模块。
优选地，所述主控制器模块通过数据转换端口进行功能性扩展；所述功能性扩展包括通过数据转换端口配套使用分流器、电压表和/或示波器。
优选地，所述继电器开关模块包括直流继电器、空气开关、交流接触器和/或真空断路器，采用以小控大的方式进行操作。
优选地，所述可编程直流电源模块包括光伏特性直流输入模式、恒流浮充模式和恒压降流模式；
所述光伏特性直流输入模式能够设定开路电压参数、短路电流参数、最大功率点电压参数和最大功率点电流参数。
优选地，所述工控机通过主控器模块监控包括充放电过程中的电压、电流、功率、频率、时间、容量、能量、温度、电能质量、电网模拟工况和各类负载特性。
优选地，还包括：根据测试交直流电压范围不同，进行不同电压测试范围模块化光伏发电装置的配置。
优选地，所述功率分析及并网测试模块中电能质量包括可调节电压、电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、电压/频率调整率、电压/频率波动率、电压波形正弦性畸变率和电压整定范围；
根据本实用新型提供的基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试方法，运用上述所述的基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试***执行如下步骤：基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试方法根据充放电测试工况的不同，包括市电充电测试控制方法、直流充电测试控制方法、交流放电测试控制方法和直流放电测试控制方法；
当并网式光储充装置进行充电测试时，选择直流充电测试控制方法或市电充电测试控制方法，由主控制器模块控制继电器开关模块完成；
当并网式光储充装置进行放电测试时，选择直流放电测试控制方法或交流放电测试控制方法，由主控制器模块配合继电器开关模块完成。
优选地，所述市电充电测试控制方法包括：当选用主控制器模块进入交流输出充电模式时，对包括充电的功率参数、电流参数和能量参数进行监控，并当并网式光储充装置达到充电阈值时，则停止或限制充电；
所述直流充电测试控制方法包括当选用主控制器模块进入可编程直流电源模块进入直流输出充电模式时，对包括充电的电压参数和电流参数进行设定，并当并网式光储充装置达到充电阈值时，则停止或限制充电。
优选地，所述直流放电测试控制方法包括当选用主控制器模块控制功率分析及并网测试模块进入交流放电模式时，对放电电能质量参数进行采集和监控、对负载特性进行控制以及对电网模拟工况进行选择，并当并网式光储充装置达到放电阈值时，则停止或限制放电；
所述交流放电测试控制方法包括当选用主控制器模块控制功率分析及并网测试模块进入交流放电模式时，对放电电能质量参数进行采集和监控，对负载特性进行控制以及对电网模拟工况进行选择，并当并网式光储充装置达到放电阈值时，则停止或限制放电。
与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
1、本实用新型基本符合现行的并网型光储充装置的充放电实际应用工况，通过模拟最真实工况去进行光储充装置的可靠稳定性测试。
2、本实用新型通过平台式一体化设计，兼容多工况要求，实现了并网式光储充装置的测试***性，极大提升了测试效率；
3、本实用新型通过集成式模块化设计，具有定制化和产品化特性，可以满足宽电压范围测试需求。
4、本实用新型的充放电控制策略简单有效，具有很高的工程化应用价值。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本实用新型的针对模块化光伏发电装置一体化充放电测试***的结构示意图；
图2为本实用新型的针对模块化光伏发电装置一体化充放电测试***的控制模块示意；
图3为本实用新型的针对模块化光伏发电装置一体化充放电测试***的控制策略流程。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
本实用新型提供了一种模块化光伏发电装置一体化充放电测试***及控制方法，其中光储充装置由储能模块、光伏充电模块、逆变输出及市电充电模块构成，整体功能接口覆盖市电充电接口、光伏(直流)充电接口、直流输出接口、交流输出接口、通讯接口等。本实用新型从光储充装置现行标准及接口规范入手，充分考虑各类并网式的光储充装置中各模块的性能指标及并网时的电压频率适应能力的要求，模拟各种装置充放电测试工况及电网非正常运行工况，参照并网式光储充装置的充放电功率、电压、电能质量、电网适应性、无故障运行时间等指标考核，这将明显提高并网式光储充装置的可靠性及稳定性。
实施例1
根据本实用新型提供的基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试***，包括：主控制器模块、继电器开关模块、可编程直流电源模块、功率分析及并网测试模块、工控机和并网式光储充发电装置；
所述并网式光储充发装置与所述主控制器模块连接；
所述继电器开关模块与所述主控制器模块连接；
所述可编程直流电源模块与所述主控制器模块连接；
市电与所述主控制器模块连接；
所述功率分析及并网测试模块与所述主控制器模块连接；
所述工控机与所述主控制器模块连接。
所述主控制器模块执行预设的控制逻辑，配合上位机进行充放电操作；
所述继电器开关模块是主控制器模块控制继电器开关模块，实现充放电线路开与关；
所述可编程直流电源模块是主控制器模块控制可编程直流电源模块，实现在进行充电操作过程中模拟光伏发电特性作为直流输入；
所述功率分析及并网测试模块是主控制器模块控制功率分析及并网测试模块，实现在进行放电操作过程中模拟测试逆变交流输出电能质量、电网各类运行工况和负载特性；
所述工控机具有一体化平台的监控、操作及显示功能。
具体地，所述可编程直流电源模块通过光伏输入接口连接主控制器模块。
具体地，所述市电连接市电输入接口，市电输入接口与所述主控制器模块连接。
具体地，所述工控机通过以太网连接所述主控制器模块。
具体地，所述主控制器模块通过数据转换端口进行功能性扩展；所述功能性扩展包括通过数据转换端口配套使用分流器、电压表和/或示波器。
具体地，所述继电器开关模块包括直流继电器、空气开关、交流接触器和/或真空断路器，采用以小控大的方式进行操作。
具体地，所述可编程直流电源模块包括光伏特性直流输入模式、恒流浮充模式和恒压降流模式；
所述光伏特性直流输入模式能够设定开路电压参数、短路电流参数、最大功率点电压参数和最大功率点电流参数。
具体地，所述功率分析及并网测试模块中电能质量包括可调节电压、电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、电压/频率调整率、电压/频率波动率、电压波形正弦性畸变率和电压整定范围；
所述电网各类运行工况包括：电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动及闪变和/或低电压穿越；
所述负载特征包括可调节功率因数。
具体地，所述工控机包括通过主控器模块监控包括充放电过程中的电压、电流、功率、频率、时间、容量、能量、温度、电能质量、电网模拟工况和各类负载特性。
具体地，还包括：根据测试交直流电压范围不同，进行不同电压测试范围模块化光伏发电装置的配置。
根据本实用新型提供的基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试方法，运用上述所述的基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试***执行如下步骤：基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试方法根据充放电测试工况的不同，包括市电充电测试控制方法、直流充电测试控制方法、交流放电测试控制方法和直流放电测试控制方法；
当并网式光储充装置进行充电测试时，选择直流充电测试控制方法或市电充电测试控制方法，由主控制器模块控制继电器开关模块完成；
当并网式光储充装置进行放电测试时，选择直流放电测试控制方法或交流放电测试控制方法，由主控制器模块配合继电器开关模块完成。
具体地，所述市电充电测试控制方法包括：当选用主控制器模块进入交流输出充电模式时，对包括充电的功率参数、电流参数和能量参数进行监控，并当并网式光储充装置达到充电阈值时，则停止或限制充电；
所述直流充电测试控制方法包括当选用主控制器模块进入可编程直流电源模块进入直流输出充电模式时，对包括充电的电压参数和电流参数进行设定，并当并网式光储充装置达到充电阈值时，则停止或限制充电。
具体地，所述直流放电测试控制方法包括当选用主控制器模块控制功率分析及并网测试模块进入交流放电模式时，对放电电能质量参数进行采集和监控、对负载特性进行控制以及对电网模拟工况进行选择，并当并网式光储充装置达到放电阈值时，则停止或限制放电；
所述交流放电测试控制方法包括当选用主控制器模块控制功率分析及并网测试模块进入交流放电模式时，对放电电能质量参数进行采集和监控，对负载特性进行控制以及对电网模拟工况进行选择，并当并网式光储充装置达到放电阈值时，则停止或限制放电。
实施例2
实施例2是实施例1的变化例
本实用新型的目的在于提供一种模块化光伏发电装置一体化充放电测试***及控制方法，从现行的并网式光储充装置的指标参数入手，给出充放电控制策略；同时针对装置逆变并网的实际运行工况制定了负载特性及电网模拟工况的调制策略。本实用新型最大的优势在于最大化利用光储充装置的充放电特征指标，保障其可靠稳定性测试的真实有效。
如图1所示，为一种模块化光伏发电装置一体化充放电测试***的结构示意图，该一体化平台包括主控制器模块、继电器开关模块、可编程直流电源模块、功率分析及并网测试模块、工控机。
所述的模块化光伏发电装置一体化充放电测试***可根据测试交直流电压范围不同，进行不同电压测试范围模块化集成配置。所述的交流电压范围为不超过1000V a.c.，直流电压范围为不超过1500V d.c.；
所述的主控制器的执行既定的控制逻辑，配合上位机进行相关充放电操作；主控器模块可进行功能性扩展，可配套使用分流器、电压表、示波器等中的任意一种或多种组合。
所述的继电器开关模块与主控制器模块相连，进行充放电线路开断动作；继电器开关模块可使用直流继电器、空气开关、交流接触器、真空断路器等中的任意一种或多种组合，可采用以小控大的方式进行操作。
所述的可编程直流电源模块与主控制器模块相连，可以在进行充电操作过程中模拟光伏发电特性作为直流输入；可编程直流电源模块受到主控制器模块控制，除具有光伏特性直流输入模式外，还具有恒流浮充模式、恒压降流充电模式；
其中，所述的光伏特性直流输入模式可设定开路电压、短路电流、最大功率点电压、最大功率点电流参数等参数。
所述的功率分析及并网测试模块与主控制器模块相连，可以在进行放电操作过程中模拟测试逆变交流输出电能质量及模拟电网各类运行工况和负载特性；功率分析及并网测试模块中电能质量参数可调节电压(U)、电流(I)、有功功率(P)、无功功率(Q)、频率(f)、功率因数(λ)、电压/频率调整率、电压/频率波动率、电压波形正弦性畸变率、电压整定范围等；
其中，所述的功率分析及并网测试模块中电网模拟工况可选择电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动及闪变、低电压穿越等任一工况。
其中，所述的功率分析及并网测试模块中负载特性可调节功率因数(λ)；
所述的工控机与主控制器模块相连，具有一体化平台的监控、操作、显示功能；工控机通过主控制器模块监控充放电过程中的电压、电流、功率、频率、时间、容量、能量、温度、电能质量、电网模拟工况、各类负载特性模拟等。
一种模块化光伏发电装置一体化充放电测试***的控制方法，所述的控制方法根据充放电测试工况不同，包括当并网式光储充装置进行充电测试时，可选直流输出充电或市电交流充电，由主控制器模块配合继电器开关模块完成；当并网式光储充装置进行放电测试时，可选直流输入放电或交流输入放电，由主控制器模块配合继电器开关模块完成。
具体地，当***进行并网式光储充装置的市电充电测试时，如图2所示，测试***通过主控制器模块配合继电器开关模块进行市电输入开启和关闭。其中市电输入可通过主控制器配合分流器、电表、示波器等任几样使用来监测充电过程参数，例如电压、电流、功率、温度等参数。
具体地，当***进行并网式光储充装置的直流充电测试时，如图2所示，测试***通过主控制器模块配合可编程直流电源模块进行直流源输出模式的选择，通过继电器开关模块进行直流输入的开启和关闭。
具体地，当***进行并网式光储充装置的直流放电测试时，如图2所示，光储充装置处于直流放电模式，测试***配合负载分析及并网测试模块进行放电模式选择，配合继电器开关模块进行直流输出的开启和关闭。
具体地，当***进行并网式光储充装置的交流放电测试时，如图2所示，光储充装置处于交流放电模式，测试***配合负载分析及并网测试模块进行电网运行工况模拟，配合继电器开关模块进行直流输出的开启和关闭。
一种模块化光伏发电装置一体化充放电测试***的控制方法，所述的控制方法根据充放电测试工况不同，包括市电充电测试控制方法、直流充电测试控制方法、交流放电测试控制方法、直流放电测试控制方法；
具体地，当***进行并网式光储充装置的市电充电测试时，如图3所示，
当主控制器模块监测充电参数出现波动，例如充电截止(充电电流为0)、功率过高、过温、短路、反相等，***报故障并停机处理。光储充装置实时反馈至主控器模块充电时各类参数如充电电压、电流、频率、平均功率、温度、时间、电池电压等。
具体地，当***进行并网式光储充装置的直流充电测试时，如图3所示，当测试***选择光伏特性直流源模式时，需设置开路电压Voc、短路电流Isc、最大功率点电压Vmp、最大功率点电流Imp。可编程直流电源模块实时反馈至主控器模块充电各类参数如充电电压、电流、功率、时间等。当主控制器模块监测充电参数出现波动，例如充电截止(充电电流为0)、功率过高、过温、短路、反接等，***报告警或故障并停机处理。
具体地，当***进行并网式光储充装置的直流充电测试时，如图3所示，当测试***选择恒流浮充、恒压降流的直流源模式时，需设置充电截止电压、充电电流、截止电流。可编程直流电源模块实时反馈至主控器模块充电各类参数如充电电压、电流、功率、时间等。当主控制器模块监测充电参数出现波动，例如充电截止(充电电流为0)、功率过高、过温、短路、反接等，***报告警或故障并停机处理。
具体地，当***进行并网式光储充装置的直流放电测试时，如图3所示，当测试***选择恒流放电模式，需设置电流I、截止电压U、时间t。负载测试模块实时反馈放电电流、电压、容量(Ah)、能量(Wh)、时间等，当主控制器模块监测放电参数出现波动，例如放电截止(放电电流为0)、欠压、过温、短路、反接等，***报告警或故障并停机处理。
具体地，当***进行并网式光储充装置的直流放电测试时，如图3所示，当测试***选择恒阻放电模式，需设置阻值R、截止电压U、时间t。负载测试模块实时反馈放电电流、电压、容量(Ah)、能量(Wh)、时间等，当主控制器模块监测放电参数出现波动，例如放电截止(放电电流为0)、欠压、过温、短路、反接等，***报告警或故障并停机处理。
具体地，当***进行并网式光储充装置的直流放电测试时，如图3所示，当测试***选择恒功率放电模式，需设置功率P、截止电压U、时间t。负载测试模块实时反馈放电电流、电压、容量(Ah)、能量(Wh)、时间等，当主控制器模块监测放电参数出现波动，例如放电截止(放电电流为0)、欠压、过温、短路、反接等，***报告警或故障并停机处理。
具体地，当***进行并网式光储充装置的直流放电测试时，如图3所示，当测试***选择脉冲放电模式，需设置放电电流I、截止电压U、时间间隔。当主控制器模块监测放电参数出现波动，例如放电截止(放电电流为0)、欠压、过温、短路、反接等，***报告警或故障并停机处理。
具体地，当***进行并网式光储充装置的交流流放电测试时，如图3所示，功率分析采集电压(U)、电流(I)、有功功率(P)、无功功率(Q)、频率(f)、功率因数(λ)、电压/频率调整率、电压/频率波动率、电压波形正弦性畸变率、电压整定范围等任几项参数，负载特性可调功率因数(λ)，电网模拟工况可针对电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动及闪变、低电压穿越等工况任选几种进行选择。当主控制器模块监测放电参数出现波动，例如放电截止(放电电流为0)、欠压、过温、短路、反接等，***报告警或故障并停机处理。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本实用新型提供的***、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本实用新型提供的***、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本实用新型提供的***、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (8)
1.基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试***，其特征在于，包括：主控制器模块、继电器开关模块、可编程直流电源模块、功率分析及并网测试模块、工控机和并网式光储充发电装置；
所述并网式光储充发装置与所述主控制器模块连接；
所述继电器开关模块与所述主控制器模块连接；
所述可编程直流电源模块与所述主控制器模块连接；
市电与所述主控制器模块连接；
所述功率分析及并网测试模块与所述主控制器模块连接；
所述工控机与所述主控制器模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试***，其特征在于，所述可编程直流电源模块通过光伏输入接口连接主控制器模块。
3.根据权利要求1所述的基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试***，其特征在于，所述市电连接市电输入接口，市电输入接口与所述主控制器模块连接。
4.根据权利要求1所述的基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试***，其特征在于，所述工控机通过以太网连接所述主控制器模块。
5.根据权利要求1所述的基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试***，其特征在于，所述主控制器模块通过数据转换端口进行功能性扩展；所述功能性扩展包括通过数据转换端口配套使用分流器、电压表和/或示波器。
6.根据权利要求1所述的基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试***，其特征在于，所述继电器开关模块包括直流继电器、空气开关、交流接触器和/或真空断路器，采用以小控大的方式进行操作。
7.根据权利要求1所述的基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试***，其特征在于，所述可编程直流电源模块包括光伏特性直流输入模式、恒流浮充模式和恒压降流模式；
所述光伏特性直流输入模式能够设定开路电压参数、短路电流参数、最大功率点电压参数和最大功率点电流参数。
8.根据权利要求1所述的基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试***，其特征在于，所述工控机通过主控器模块监控包括充放电过程中的电压、电流、功率、频率、时间、容量、能量、温度、电能质量、电网模拟工况和各类负载特性。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022297060.8U CN216162414U (zh) | 2020-10-15 | 2020-10-15 | 基于模块化光伏发电装置进行一体化充放电测试*** |
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