大功率储能逆变器

储能逆变器检测平台都要完成那些测试项目？

       储能产业爆发，储能逆变器作为产业链中重要的一环也在迅速增值，因此，对于储能逆变器进行系统的测试和调试平台的开发显得尤为重要。

       随着新能源电子设备的多样化发展，控制程序算法的复杂化需要通过测试平台获取更多数据，传统的测试平台虽然能够满足基本的测试需求，但却无法更好地满足对数据传输速度的要求。

       测试平台在获取数据的过程中对数据的传输速率要求较高，同时还需要具备更多的实用性功能。

       基于此，针对平台对于储能逆变器人机交互的实际需求，构建一个可以根据用户的需求进行历史数据存储的测试软件平台，是当前的研究重点。

       1、测试平台需求分析

       1.1储能逆变器

       在智能电网的建设中，储能逆变器凭借自身的双向变流功能可以完成一些特殊的功能。作为一种双向变流器，不仅可以完成电网电能之间的能量传输，还可以完成储能电能之间的能量传输，适用于多种直流储能单元中。

       在直流储能单元中，储能逆变器可以快速完成分布式发电的功能，提高电网对于可再生能源电力的接纳。根据系统的特性，在负荷的低谷期，需要储存更多的发电量以备不时之需，在负荷的高峰期所释放的能量，可以有效提高电网的供电质量。图1为储能逆变器在电网中的结构网络。

       储能逆变器适用于大容量储能电池的充放电，在充放电系统应用时，可以实现双向流动，实现智能化、稳定性和安全性等优势。

       在进行储能逆变器的整个开发过程中，利用示波器完成对电信号的全面检测，使用储能逆变器控制算法进行实际电信号量的研究所获取的量较少，利用示波器对大量的数据进行检测的过程中，多少会存在一些问题，虽然可以获取储能逆变器的电信号，但是经过传感器进行信号转换后，通过AD进行采集不一定保证采集量的正确性。

       因此，为了确保系统的正常运行，对程序的变量进行观察非常有必要。在进行程序观测的过程中，使用断点观测的方式较多，在进行弱电电路的程序调试和应用时，断点观测是一种非常有效的调试方法，但是在大功率的设备调试中，断点观测无法更好地预知大功率设备的状态，容易引发短路故障，存在一定的安全隐患，对于工作人员的安全作业非常不利。

       通过调试软件可以让刷新功能得到保障的同时，提高安全隐患。在进行储能逆变器大功率设备的测试过程中，会遇到很多故障问题。发生故障后，如果没有及时保存算法的变量信息，将无法准确获取故障点的位置和原因。

       因此，在进行储能逆变器的测试和调试过程中，谐波含量的大小是测试的一个重要指标，可以实时获取储能逆变器的谐波含量，对于储能逆变器的测试非常重要。基于以上问题，开发储能逆变器测试软件平台十分有必要。

       1.2需求分析

       储能逆变器测试软件平台的设计由人机交互测试平台和数据采集模块两部分组成，测试平台展示如图2所示。

       对于储能逆变器的传感器模块而言，完成信号的转换是一大亮点。通过获取AD小信号的数据，利用DSP控制器进行处理后通过以太网通信模块将数据发送到PC端。

       测试软件平台通过PC端口读取以太网中的数据信息，实现对数据的处理，并通过测试平台完成对数据结果的全面分析。

       根据上述对于储能逆变器测试软件平台的总体设计，对其进行功能模块的需求分析：

       （1）上下位机高速通信：传统的总线通信速率为460800bps[4]，为了提高通信的准确度，一般采取最多的是9600bps。CAN总线的通信速率为1Mbps，与工业以太网的总线差距较大；

       传统总线的可靠性较低，采用CAN或者工业以太网方可满足通信传输稳定性的设计需求；由于上下位机数据的通信中，上位机一般使用PC，CAN总线进行上下位机通信时，需要通过接口卡进行数据处理，因此使用CAN的成本较高。

       （2）后台数据处理：通过测试软件平台接收数据后完成对数据的处理，主要由储能逆变器的后台完成。

       （3）数据显示与人机交互：储能逆变器测试软件平台的后台主要负责对数据进行处理，通过显示数据完成对数据的操作，并实现最终的人机交互。

       2、测试平台结构及算法设计

       2.1总体结构

       储能逆变器测试软件平台通过工业以太网获取数据后，需要对数据进行运算分析处理，在实现数据展示的同时，也可以根据用户的设置需求，对历史数据进行存储，测试平台的数据处理流程如图3所示。

       在储能逆变器的测试软件平台开发时，采用三层结构体系，包括应用层、业务逻辑层和控制层，对软件中的各个层次任务进行分工处理，有助于软件的开发。

       2.2谐波检测算法

       2.3效率计算方法

       2.4高速通信协议

       3、测试平台模块实现

       3.1数据采集模块实现的过程为：

       电压电流传感器→信号调理电路→AD→DSP，通过传感器将强电信号转化为弱点信号，通过AD采集后利用以太网将数据发送到测试平台中。

       在本系统的设计中，数据采集模块主要通过AD公司旗下的8通道、16位的芯片AD7606，完成输入信号的采样，让所有的通道采集速率都可以达到200kSPS。

       3.2以太网通信模块的实现实现过程为：

       数据采集模块→DSP→RTL→储能逆变器测试软件平台。测试软件平台的数据传输利用工业以太网进行，将数据采集模块中的数据通过DSP传输到以太网的控制器中，以太网将其传输到测试平台中。

       上下位机的数据通信使用RTL8019AS进行通信，该控制器的电路简单，操作方便，通信速率高，可以满足该平台的设计需求。

       3.3谐波检测模块的实现使用基-2FFT算法实现

       通过蝶形运算，完成对FFT算法的谐波检测分析。有效值计算模块的实现，在同等电阻上增加直流和交流，通过交通流量的周期，让直流和交流的热量相等，得到交通流量的有效值。

       4、结语

       储能逆变器的测试软件平台设计，主要是针对储能逆变器而开发的一款测试软件，该软件也可以应用在其他的逆变器中进行调试。

       通过对谐波检测算法的分析，得到抑制频谱泄露的原理，对进一步提高测试平台的实时性具有显著作用。

       通过对各个模块的功能实现进行分析后得到，使用C++可以实现储能逆变器的测试软件平台设计，完成对谐波分析、检测、采集、计算、显示和保存等功能的分析，验证了该设计方案的可行性。

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