所谓光伏发电,即根据光生伏特效应原理,在有光照(包括太阳光和其它发光体产生的光照)的情况下,让电池吸收光能,使电池两端出现异号电荷的积累,从而产生“光生电压”,这便是“光生伏特效应”。在该效应的作用下,太阳能电池的两端产生电动势,将光能转换成电能。太阳能电池一般为硅电池,分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。
所谓光伏发电,即根据光生伏特效应原理,在有光照(包括太阳光和其它发光体产生的光照)的情况下,让电池吸收光能,使电池两端出现异号电荷的积累,从而产生“光生电压”,这便是“光生伏特效应”。在该效应的作用下,太阳能电池的两端产生电动势,将光能转换成电能。太阳能电池一般为硅电池,分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。
光伏发电系统分为两大类:
一、分布式光伏发电系统,又称分散式发电或分布式供能,特指采用光伏组件,将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式,以就近发电、就近并网、就近转换、就近使用为原则,不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量,还能有效解决电力在升压及长途运输中的损耗问题。
二、集中式大型并网光伏电站就是国家利用空旷的地方(荒漠、隔壁等),集中建议大型光伏电站,发电直接并入公共电网,接入高压输电系统供给远距离负荷。充分利用荒漠地区丰富和相对稳定的太阳能资源构建大型光伏电站,接入高压输电系统供给远距离负荷。

光伏发电系统示意图
注:逆变器(集中式逆变器、组串式逆变器、户用式逆变器)
组串式逆变器跟户用式逆变器发电系统中不需要汇流箱,直接由组件接入逆变器
由电网供电给光伏模拟器(AC-DC)再给逆变器提供直流电,通过逆变器DC-AC后接入电网模拟器(AC-AC),再有电网模拟器能量回馈至电网,整个测试环境能量构成一个循环,实际电网的能量需求是总功率的20%-30%左右。

测试系统示意图
光伏模拟器:是一种能模拟器真实的太阳能光伏板在各种不同情况下的输出特性的一种仪器设备,也叫做光伏模拟电源,主要作用逆变器检测以及研发中做测试使用,因为逆变器在研发及检测过程中不可能专门安装一大片光伏电池板来供电,也会因为天气的原因不能完全发挥出作用,所以就需要一台模拟器来模拟太阳能光伏板的特性。
电网模拟器:是一种能模拟电网真实波动的一种设备电源,真实的电网中会出现电压三相不平衡、频率偏移、谐波畸变、电压伏值跌落(平衡跌落、不平衡跌落)等,在实验室很难通过真实的电网来实现这些故障,因此就需要一种可以模拟电网特性的一种电源设备(电网模拟器)。
PB系列是一款集电源和回馈式负载功能特性于一体的双向可编程直流电源,既能实现电源的功能,提供功率;又具备回馈能力,不但可以吸收功率还能将消耗的能量清洁的返回至电网,采用两级高频设计方案具有高可靠性的设置功能和保护特性,丰富的测量功能使应用于汽车电子、绿色能源、高速测试、大功率测试等多个方面,是一款功能丰富、性能优异、适用广泛的直流电源。不仅支持太阳能电池IV模拟功能,满足光伏逆变器不同工况的测试,还可支持电池模拟功能,可模拟(三元锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍氢电池、铅酸等)不同电池类型的充放电特性。
产品特点:
♦双向电源结合回馈负载功能
♦电压输出范围:0至2000V
♦支持太阳电池矩阵I-V曲线模拟功能
♦支持电池仿真及测试功能可模拟多种不同材料的电池
♦高功率密度
♦内置RS485, CAN, RS232,LAN
♦多种保护功能,支持OVP、±OCP、±OPP、OTP、掉电、孤岛保护
♦内置函数发生器,支持任意波形发生
♦支持控制环优先模式设定,设置不同环路速度
产品功能:
双向能量传递
PB系列双向可编程直流电源将电源和回馈式负载功能特性集于一体。作为一款标准的高速双向直流电源,能够快速实现源载的电流无缝切换,有效的避免了电压、电流过冲。不同于传统的电源和负载在电流切换时会存在短暂的跳变和不连贯现象,该系列电源广泛适用于电池、充电桩储能等设备的测试。

太阳能模拟功能
PB302000直流电源太阳能电池矩阵仿真软件,可仿真太阳电池矩阵的I-V曲线,内建EN50530模型,用户简单设定参数后,即可模拟I-V曲线输出并生成报表,用于测试光伏逆变器的静态和动态最大功率追踪效能。用户还可以编辑任何屏蔽的I-V曲线实现动态云遮效果,或编辑存储不同光照、温度下的I-V曲线于内存,并设定每条曲线执行时间及执行顺序,以此来测试光伏逆变器在不同气候条件下的长时间最大功率追踪效能。

运行界面

运行界面

MPPT效率设置

MPPT效率运行界面
可回馈电网模拟电源在借鉴传统电网模拟电源设计经验和基础上采用高频隔离方案,此方案具有性能更优、体积更小等优点,系统采用AC-DC、DC-AC两级架构,能有效的平稳母线电压在突加时的波动,从而提高整机输出的动态响应时间。AC-DC整流采用高频隔离技术,能量可双向流动,功率因数高达0.99 以上,并网谐波污染小。DC-AC 逆变部分采用PWM控制技术功率器件选用IGBT,谐波电流小,输出精度高,动态特性好且三相不平衡带载能力强。
产品特点:
1)具备全反灌功能可将输入交流源能量反馈电网;
2)采用PWM 整流技术,输入功率因数达到0.99,对电网谐波影响小;
3)实时电路监测,在反灌大电流时能够有效保护设备;
4)三相电压独立可调,相位角独立可调;
5)具有通用、逐阶步进、阶跃步进、高/低(零)电压穿越、谐波编辑等模式,可执行100 组不同电压、频率、时间的设定, 并可连续作循环测试。运行时间最短可以设定1ms,可用于模拟电网测试, 实现电压、频率渐变,步阶功能,轻易完成高/低(零)电压穿越试验测试;
6)采用全数字控制整流,适合零电压穿越实验。
7)外置零电压穿越同步触发信号干接点,方便用户测试;
8)可做过/欠压,过/欠频实验;在可编程面板设定好需要的变化电压或者频率,运行后,电压或者频率的每一次变化都会触发一次电平,在做此实验时,非常的准确方便。
9)可配合做防孤岛实验;
10)测试步骤可编程,适用于生产光伏并网逆变器的自动化测试等;
11)采用先进的直接数字频率合成波形产生技术,频率稳定度高,连续性好;
12)提供嵌入式智能化PC 机监控系统;
13)数据设定存储:多组测试数据存储,可以将常用的参数(电压V、频率F等)存储,方便用户构建标准化测试流程;
14)通讯接口配置RS485、以太网;
15)保护模式:输入过欠压、过欠频,输出过压、过流、过载,短路,保险丝
断,过温,紧急停机等;
自动化测试软件平台,结合光伏模拟器、电网模拟器、功率分析仪、示波器、环境试验箱等设备实现对光伏逆变器的不同标准下的项目进行自动化测试,一键选择标准,自动进行项目测试,或自行选择某个项目进行测试,测试完成后自动生成报表,便于查看。

自动化测试系统框图


自动化测试系统框图

自动化测试系统框图

过欠压测试
示波器自动抓捕波形并记录波形
序号 | 标准 | 序号 | 标准 |
1 | EN50549-1 | 16 | VDE 4105 |
2 | EN50549-2 | 17 | VDE 0126-1-1 |
3 | CEA:2019 | 18 | PEA:2016 |
4 | IEC62116 | 19 | MEA:2015 |
5 | IEC 61683 | 20 | IEEE 1547 |
6 | EN50530 | 21 | CEI 0-21 |
7 | VDE 4120 | 22 | CEI 0-21 |
8 | VDE 4110 | 23 | CEI 0-16 |
9 | UL 1741SA | 24 | ABNT NBR 16690 |
10 | G99 | 25 | GB/T 19964-2012 |
11 | G98 | 26 | NRS 097-2-1-2017 |
12 | Rule_21 | 27 | DEWA:2016 |
13 | HECO_H14 | 28 | CNS 15382-2018 |
14 | UL 9540A | 29 | IEC 61727:2004 |
15 | GB/T 37408 | 30 | AS4777.2-2020 |
序号 | 测试项目 | 序号 | 测试项目 |
1 | 谐波注入测试 | 33 | 静态MPPT效率测试 |
2 | 逆变效率测试 | 34 | 动态MPPT效率测试 |
3 | PF值设置无功测试 | 35 | 输出电流谐波测试 |
4 | 直流分量测试 | 36 | 功率因数测试 |
5 | 显示精度测试 | 37 | 按键开关机测试 |
6 | 并网缓起测试 | 38 | 待机损耗测试 |
7 | 发电量累计精度测试 | 39 | 交流电流显示精度测试 |
8 | 交流电压显示精度测试 | 40 | 交流频率显示精度测试 |
9 | 直流电流显示精度测试 | 41 | 直流电压显示精度测试 |
10 | 交流过压保护测试 | 42 | 交流欠压保护测试 |
11 | 交流过频保护测试 | 43 | 交流欠频保护测试 |
12 | 直流输入过载保护测试 | 44 | 延时测试 |
13 | 夜间损耗测试 | 45 | 限功率测试 |
14 | 通讯功能测试 | 46 | 最大视在功率测试 |
15 | 最大输出电流测试 | 47 | MPPT电压范围测试 |
16 | 满载MPPT电压范围测试 | 48 | 最大输入电流测试 |
17 | 最小并网功率测试 | 49 | 多路MPPT功能测试 |
18 | 无功动态响应测试 | 50 | Q(P)无功响应测试 |
19 | Q(t)无功响应测试 | 51 | Q(U)无功响应测试 |
20 | 输入高压有功降额测试 | 52 | 电网高压降额测试 |
21 | 电网过频降额测试 | 53 | PID功能测试 |
22 | SVG功能测试 | 54 | 高海拔降额测试 |
23 | 高温降额测试 | 55 | 有功调度运行测试 |
24 | 过压保护测试 | 56 | 故障恢复并网时间测试 |
25 | 电压闪变测试 | 57 | 输入电压缓变测试 |
26 | 输入电压突变测试 | 58 | 输入功率缓变测试 |
27 | 输入功率突变测试 | 59 | 低温存储及启动测试 |
28 | 高温存储测试 | 60 | 恒定湿热存储及启动测试 |
29 | 低温运行测试 | 61 | 高温运行 |
30 | 恒定湿热运行测试 | 62 | 高低温循环测试 |
31 | 交变湿热循环测试 | 63 | 高低温及功率同步循环测试 |
32 | 温度湿度组合循环测试 | 64 | 高温老化测试 |
研发、测试客户关注点:
主要是用于产品的功能测试,对电源的各个指标性能要求较高(比如:电压范围、电流范围、电压精度、电流精度、电压纹波、电流纹波、响应时间、THD、直流源MPPT效率测试、交流电源三相不平衡、低电压穿越、高电压穿越、谐波注入等等)反而对尺寸重量要求并不是那么明显。
生产体系客户关注点:
主要用于产品老化测试,对电源的各个指标要求并没那么高,设备性能上只要能满足电压、电流常规的参数就可以,主要关注的是体积尺寸,重量,价格。
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