发布时间:2024-07-16 20:50:18 人气:
光伏逆变器的VDE-AR-N 4105标准测试包含哪些内容?
由于近年来德国分布式发电,特别是光伏发电的装机容量迅速增加,分布式发电系统对电网的稳定性和电能质量的影响日益增大。为了保证电网的稳定性和电能质量,VDE-AR-N 4105更新了分布式发电系统的低压并网的接入规则并提出了新的技术要求。主要如下:
快速电压波动 (5.4.2 Rapid voltage changes)
电压闪烁 (5.4.3 Flicker)
谐波与间谐波 (5.4.4 Hamonics and Interhamonics)
换向缺口 (5.4.6 Communication notches)
中央音频纹波控制 (5.4.7 Audio-frequency centralized ripple-control
并网准则 (5.5 Connection criteria)
三相网络 (5.6 Three-phase network)
最大短路电流 (5.7.2 Maximum permissible short-circuit current)
有功输出 (5.7.3 Active power output)
无功(5.7.5 Reactive power)
通用要求 (6.1 General requirement)
保护开关 (6.4 interface switch)
保护开关的保护装置 (6.5 protective device for the interface switch)
连接条件与同步 (8.3 Connection conditions and synchronization)
使用(致远电子功率分析仪)搭配其PAManager软件可以进行自动化测试,目前支持的项目包括:
1) 有功功率调节精度测试。
2) 三相不平衡测试。
3) 过频测试。
4) 特征曲线控制无功输出测试。
逆变器的容量如何选择
选择逆变器时要考虑很多因素,主要考虑功率因素,另外还有输出浪涌额定值,输入电压,电池充电器,和波形等因素。
逆变器的选用,首先要考虑具有足够的额定容量,以满足最大负荷下设备对电功率的要求。对于以单一设备为负载的逆变器,其额定容量的选取较为简单。当用电设备为纯阻性负载或功率因数大于0.9时,选取逆变器的额定容量为用电设备容量的1.1~1.15倍即可。同时逆变器还应具有抗容性和感性负载冲击的能力。对一般电感性负载,如电机、冰箱、空调、洗衣机、大功率水泵等,在起动时,其瞬时功率可能是其额定功率的5~6倍,此时,逆变器将承受很大的瞬时浪涌。针对此类系统,逆变器的额定容量应留有充分的余量,以保证负载能可靠起动,高性能的逆变器可做到连续多次满负荷起动而不损坏功率器件。小型逆变器为了自身安全,有时需采用软起动或限流起动的方式。
逆变器还要有一定的过载能力,当输入电压与输出功率为额定值,环境温度为25℃时,逆变器连续可靠工作时间应不低于4h;当输入电压为额定值,输出功率为额定值的125%时,逆变器安全工作时间应不低于lmin;当输入电压为额定值,输出功率为额定值的150%时,逆变器安全工作时间应不低于lOs.
车辆上电池的消耗将是非常高的,电池不会持续很长时间,大部分车辆会经过几个小时的驾驶,能够对电池进行充电。如果流失是显着的,插电式交流电源对电池进行充电,将远远快于交流发电机充电电池的能力。一些更昂贵的机型配备了150安培充电器,这甚至超过汽车充电系统的功能。
还需要确定逆变器波形的形式,纯正弦波的逆变器才能使精准设备正常的运行。一个电视或与显示器的测试设备,如移动设备将得到一个横条的干扰,不会产生一个正弦波输出的逆变器。一些便携式冰箱和空调要求的正弦波,以启动压缩机。修正正弦波通常具有更高的浪涌额定值的正弦波逆变器相同的价格优势。所以,如果需要高浪涌,寻找一个修正波逆变器。
光伏逆变器最大有多少千瓦
500kw。截止到2023年5月16日,全球功率最大的组串式光伏逆变器型号为SG320HX,最大输出功率为500kw。光伏逆变器可以将光伏(PV)太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电(AC)的逆变器。
简单的逆变器电路图分析
这里介绍的逆变器(见图)主要由MOS场效应管,普通电源变压器构成。其输出功率取决于MOS场效应管和电源变压器的功率,免除了烦琐的变压器绕制,适合电子爱好者业余制作中采用。下面介绍该逆变器的工作原理及制作过程。电路图
工作原理
这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。
方波信号发生器(见图3)
这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。电路中R1是补偿电阻,用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。其振荡频率为f=1/2.2RC。图示电路的最大频率为:fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。由于元件的误差,实际值会略有差异。其它多余的反相器,输入端接地避免影响其它电路。
场效应管驱动电路
这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。电路中R1是补偿电阻,用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。其振荡频率为f=1/2.2RC。图示电路的最大频率为:fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。由于元件的误差,实际值会略有差异。其它多余的反相器,输入端接地避免影响其它电路。
场效应管驱动电路
由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V,为充分驱动电源开关电路,这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V。如图4所示。
MOS场效应管电源开关电路。
这是该装置的核心,在介绍该部分工作原理之前,先简单解释一下MOS场效应管的工作原理。
图5
MOS场效应管也被称为MOSFET,既MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor(金属氧化物半导体场效应管)的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的为增强型MOS场效应管,其内部结构见图5。它可分为NPN型PNP型。NPN型通常称为N沟道型,PNP型也叫P沟道型。由图可看出,对于N沟道的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上,同样对于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管,其输出电流是由输入的电压(或称电场)控制,可以认为输入电流极小或没有输入电流,这使得该器件有很高的输入阻抗,同时这也是我们称之为场效应管的原因。图6
为解释MOS场效应管的工作原理,我们先了解一下仅含有一个P—N结的二极管的工作过程。如图6所示,我们知道在二极管加上正向电压(P端接正极,N端接负极)时,二极管导通,其PN结有电流通过。这是因为在P型半导体端为正电压时,N型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的P型半导体端,而P型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动,从而形成导通电流。同理,当二极管加上反向电压(P端接负极,N端接正极)时,这时在P型半导体端为负电压,正电子被聚集在P型半导体端,负电子则聚集在N型半导体端,电子不移动,其PN结没有电流通过,二极管截止。
图7a图7b
对于场效应管(见图7),在栅极没有电压时,由前面分析可知,在源极与漏极之间不会有电流流过,此时场效应管处与截止状态(图7a)。当有一个正电压加在N沟道的MOS场效应管栅极上时,由于电场的作用,此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极,但由于氧化膜的阻挡,使得电子聚集在两个N沟道之间的P型半导体中(见图7b),从而形成电流,使源极和漏极之间导通。我们也可以想像为两个N型半导体之间为一条沟,栅极电压的建立相当于为它们之间搭了一座桥梁,该桥的大小由栅压的大小决定。图8给出了P沟道的MOS场效应管的工作过程,其工作原理类似这里不再重复。
图8
下面简述一下用C-MOS场效应管(增强型MOS场效应管)组成的应用电路的工作过程(见图9)。电路将一个增强型P沟道MOS场效应管和一个增强型N沟道MOS场效应管组合在一起使用。当输入端为低电平时,P沟道MOS场效应管导通,输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时,N沟道MOS场效应管导通,输出端与电源地接通。在该电路中,P沟道MOS场效应管和N沟道MOS场效应管总是在相反的状态下工作,其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响,使得栅压在还没有到0V,通常在栅极电压小于1到2V时,MOS场效应管既被关断。不同场效应管其关断电压略有不同。也正因为如此,使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。由以上分析我们可以画出原理图中MOS场效应管电路部分的工作过程(见图10)。工作原理同前所述。这种低电压、大电流、频率为50Hz的交变信号通过变压器的低压绕组时,会在变压器的高压侧感应出高压交流电压,完成直流到交流的转换。这里需要注意的是,在某些情况下,如振荡部分停止工作时,变压器的低压侧有时会有很大的电流通过,所以该电路的保险丝不能省略或短接。
制作要点
电路板见图11。所用元器件可参考图12。逆变器用的变压器采用次级为12V、电流为10A、初级电压为220V的成品电源变压器。P沟道MOS场效应管(2SJ471)最大漏极电流为30A,在场效应管导通时,漏-源极间电阻为25毫欧。此时如果通过10A电流时会有2.5W的功率消耗。N沟道MOS场效应管(2SK2956)最大漏极电流为50A,场效应管导通时,漏-源极间电阻为7毫欧,此时如果通过10A电流时消耗的功率为0.7W。由此我们也可知在同样的工作电流情况下,2SJ471的发热量约为2SK2956的4倍。所以在考虑散热器时应注意这点。图13展示本文介绍的逆变器场效应管在散热器(100mm×100mm×17mm)上的位置分布和接法。尽管场效应管工作于开关状态时发热量不会很大,出于安全考虑这里选用的散热器稍偏大。
逆变器的性能测试
测试电路见图14。这里测试用的输入电源采用内阻低、放电电流大(一般大于100A)的12V汽车电瓶,可为电路提供充足的输入功率。测试用负载为普通的电灯泡。测试的方法是通过改变负载大小,并测量此时的输入电流、电压以及输出电压。其测试结果见电压、电流曲线关系图(图15a)。可以看出,输出电压随负荷的增大而下降,灯泡的消耗功率随电压变化而改变。我们也可以通过计算找出输出电压和功率的关系。但实际上由于电灯泡的电阻会随受加在两端电压变化而改变,并且输出电压、电流也不是正弦波,所以这种的计算只能看作是估算。以负载为60W的电灯泡为例:
假设灯泡的电阻不随电压变化而改变。因为R灯=V2/W=2102/60=735Ω,所以在电压为208V时,W=V2/R=2082/735=58.9W。由此可折算出电压和功率的关系。通过测试,我们发现当输出功率约为100W时,输入电流为10A。此时输出电压为200V。
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。
为什么逆变器的最大输出功率不能超变压器容量的80%
逆变器输出功率为何达不到组件的额定功率一、简述光伏系统的输出功率,一般很难达到组件的标称功率,这是因为组件的功率是在天气条件非常好,组件温度也比较低的情况下测试的,正常的天气是无法达到该条件,光伏组件不一定全都能接受到太阳能,因为不一定都一直在最佳角度。并且光伏系统都有损耗:组件上的灰尘、遮挡、阴影等,电缆、开关、接头等线路损耗;逆变器、变压器、配电柜等设备损耗。一般大型电站,系统输出最高功率可能只有组件额定功率的80%-85%左右;小型分布式电站,系统输出最高功率可能只有组件额定功率的85%-90%左右。二、影响因素1、太阳辐照我们常说340W光伏组件,最大功率Pmax/W,代表在标准测试环境其峰值功率为340W。只有在标准测试条件(辐照度为1000W/m2,电池温度25℃)时,光伏组件的输出功率才是“标称功率”(340W),辐照度和温度变化时,功率也会变化。在非标准条件下,光伏组件的输出功率一般不是标称功率,如下图STC(标准测试环境Standard test condition):辐照度1000W/m2,电池温度25℃,光谱AM1.5。NOCT(电池片标称工作温度条件Normal Operating Cell Temperature):辐照度800W/m2,环境温度20℃,光谱AM1.5,风速1m/S。从表中可以看到,当条件由理想的STC环境转到现实中NOCT环境时,组件的功率发生很大变化,如330W的组件,变成249W。2、温度因素光伏组件随着温度上升,功率降低,如下图所示:3、系统损耗影响发电量的关键因素是系统效率,系统效率主要考虑的因素有:组件上灰尘、阴影遮挡引起的效率降低,组件温度引起的功率降低,直流电缆引起的阻抗匹配损失,组件串联电压和逆变器电压不匹配产生的效率降低,逆变器的MPPT追踪损失,逆变器本身的功率损耗,交流线缆功率损耗、变压器功率损耗等等多个因素,
系统损失是综合发电量的损失,数值根据条件在变化。影响最大功率输出的因素是组件和直流电缆,为了提升输出功率,必须尽量减少各种损耗。光伏安装地点确定后,组件的安装角度、组件温度,逆变器本身的损耗、MPPT跟踪效率等因素,改变较困难。但直流电缆损失、直流电缆阻抗匹配、组件和逆变器电压匹配等因素,则是可控制的。
系统总体效率分析
效率1 名称 损失 效率
组件功率匹配 2.5% 97.5%
旁路二极管
湖北仙童科技有限公司 高端电力电源全面方案供应商 江生 13997866467