【测试方案】光伏逆变器测试解决方案_PA功率分析仪

1目录第1章光伏逆变器测试解决方案··························································11.1光伏逆变器原理与测试环节······························································11.1.1光伏发电系统··········································································11.2光伏逆变器原理与测试解析······························································11.2.1光伏逆变器原理·······································································11.2.2光伏并网逆变器发电系统测量平台···············································11.3光伏并网逆变器认证规范·································································21.3.1NB/T32004-2013技术标准··························································21.3.2IEC61000-4-7、VDE-AR-N4105谐波测量标准·································21.4致远电子光伏并网逆变器测试方案·····················································31.4.1功率分析仪管理软件PAManager··················································31.4.2低电压穿越(LVRT)测试······························································61.4.3谐波与谐波畸变测量·································································91.4.4防孤岛效应保护·····································································121.4.5MPPT跟踪效率与转换效率测量·················································141.4.6功率因数、电压不平衡度、直流分量··········································181.4.7过电压压/欠电压保护、交流输出过频/欠频保护·····························211.5致远电子PA6000功率分析仪介绍····················································251.5.1PA6000功率分析仪基本参数·····················································251.5.2PA6000功率分析仪功能···························································251.5.3PAManager数据管理软件功能···················································261.5.4PA6000功率分析仪校准认证与校准体系······································261第1章光伏逆变器测试解决方案1.1光伏逆变器原理与测试环节1.1.1光伏发电系统光伏并网发电系统是的一种新能源发电系统，其工作原理是先利用光伏半导体材料的光伏效应将太阳能转化为直流电，然后通过交直流转换将直流电变成交流电，最后通过电网将生成的交流电输送到用户端。一般的光伏发电系统分为集中式系统和分布式系统两种。集中式系统主要指建在荒漠地区的大型光伏电站，能大量、稳定地采集太阳能，然后通过高压远距离供电方式为电网负载提供能源；分布式主要指建于城市建筑物屋顶的光伏发电项目，就近解决用户的用电问题，通过并网实现供电差额的补偿与外送。虽然电力传输的方式不一样，但两者都是一种并网型的光伏发电系统。图1.1光伏发电系统原理图1.2光伏逆变器原理与测试解析1.2.1光伏逆变器原理逆变器是一种用于将直流电转换成交流电的电力调整装置，其核心部分是逆变桥式回路。通过控制逆变桥中的晶体管开关元件周期性地打开、关闭，将输入的直流信号转换成交流信号。为了充分利用太阳能，令整个发电系统以最大功率输出，需要在逆变器直流输入端加入最大功率点跟踪（MaximumPowerPointTracking，简称MPPT）电路。此外，根据实际应用中对输出信号质量的需求，还应该在电路中加入滤波器。图1.2逆变器内部结构图1.2.2光伏并网逆变器发电系统测量平台如图1.3对于光伏逆变测试系统，一般利用DC电源模拟光伏电池，利用AC电源模拟电网，可控RLC负载模拟不同状态下的并网点负载情况。根据其电气参数测量要求，一般采用功率分析仪器作为主要测试工具，辅以PC端分析软件进行数据分析和报表生成。2图1.3光伏并网逆变系统测量平台框图1.3光伏并网逆变器认证规范1.3.1NB/T32004-2013技术标准NB/T32004-2013是中华人民共和国能源行业标准光伏发电并网逆变器技术规范，具体要求测量的参数如下：1．电气参数额定输入输出；效率：MMTP效率、转换效率。2．电能质量要求谐波和波形畸变；功率与功率因数；三相不平衡度；直流分量。3．电气保护功能低电压穿越；防孤岛效应保护；过压与过频保护。1.3.2IEC61000-4-7、VDE-AR-N4105谐波测量标准1．IEC61000-4-7IEC61000-4-7是国际电能质量测量标准中能准确测量电网谐波的唯一标准，并网设备（包括光伏逆变器）依照该标准规定的测量方法得出的谐波测量结果才具有实际意义，可以根据标准中的谐波限值标准分析测量对象的谐波含量是否超标。2．VDE-AR-N4105VDE-AR-N4105是德国新颁布的低压电源并网运行管理规定，自2012年起就在德国光伏逆变器行业中强制执行，是目前世界上最严格的谐波检测标准。其检测难点在于测量设备3必须提供高达178次谐波的测量结果来进行谐波分析。此外，该标准还对有功功率控制精度、有功功率波动等参数有特殊测试要求。1.4致远电子光伏并网逆变器测试方案致远电子作为一家高端仪器研发企业，在高端测量仪器领域拥有十几年丰富的研发和市场经验，引领着行业发展方向。根据光伏逆变器行业的产品测试需求，致远电子提供了基于PA6000功率分析仪的光伏并网逆变器测试解决方案，其方案优势如下：PAManager软件自动数据筛选与负载点数据捕获功能：大幅减少测试过程中的人工操作与人工误差，提供最便捷准确的数据测量与数据分析方案；独有的真实低电压穿越测试技术：PA6000功率分析仪在高达10ms数据刷新率支持下能对工频信号进行完整的半波分析，业界唯一能真正实现低电压穿越测试数据波形记录与分析的测量方案；严格符合德国VDE-AR-N4105谐波测量标准：PA6000功率分析仪在符合IEC谐波测量标准前提下，仍能提供256次谐波测量能力，是全球唯一能根据德国VDE-AR-N4105标准要求测量178次谐波的分析仪器；准确捕捉防孤岛效应测试全程波形细节：200KS/s采样率令PA6000功率分析仪能同时实现数据测量与示波器的瞬态波形分析功能，提供独一无二的便捷体验；同时支持各地区MPPT效率测试标准：支持动态与静态MPPT效率测量，且权重系数自由切换，方便导出各地区效率报表；同步误差低于10ns，准确测量功率因数：PA6000功率分析仪将功率输入单元的同步误差控制在10ns以内，能对功率因数、三相不平衡度等对电流电压相位差十分敏感的参数进行最精确的测量；半波分析技术实现过欠压、过欠频保护测试瞬时：业界最高10ms数据刷新率，可对工频信号进行半波分析，轻松捕获50ms内脱网电压信号。1.4.1功率分析仪管理软件PAManager目前光伏并网逆变器测量一般都需要用到PC端数据分析软件，通过功率测量仪器与PC间的通信将测量数据上传给软件进行后续的数据记录和报表输出。但是传统分析软件导出的报表只是把测量数据的值罗列出来，测试人员往往需要花上大量的时间精力去人工分析寻找海量数据中的问题，分析结果容易出错，工作效率也十分低下。1．致远电子PC端软件解决方案跟据实际光伏逆变器测试需要，致远电子提供了基于PA6000功率分析仪的配套PC端数据管理软件PAManager（简称PAM）。PAM可以提供光伏逆变器测量常用的低电压穿越测试、谐波分析、FFT视图、周期波动、闪变分析等数据分析功能。另外，针对光伏逆变器测试中存在的数据测量分析效率低下问题，致远电子特地在PAM加入了两项特色功能：智能筛选与负载点数据捕获，致力于提高测试人员的工作效率与仪器使用体验。PAM自动数据筛选功能PAM在测量过程中能实时地将异常数据自动筛选并标示，如图1.4所示。在客户进行自动测量完成后PAM能即时输出测量数据报表与异常数据分析结果，大幅提高工作效率。4图1.4PAM软件异常数据自动标示功能PAM负载点数据捕获功能此外，为了满足实际测量现场的需要，PAM还具备负载点数据捕获功能。此功能在谐波、无功功率、功率因数测量等需要在不同有功负载情况下进行测量的情况十分有用，能有效避免了人手操作带来的测量误差。在人工调节负载量程时，完全由程序来自动捕获目标功负载点的瞬时相关参数，让测量变得更方便、更准确。自动测量功能界面如图1.5所示。图1.5PAM软件自动测量功能VDE-AR-4105标准自动化测试VDE-AR-4105标准在光伏逆变器行业认证中应用越来越广泛，针对此标准的测量项目，PAM具备有功功率调节精度测试、电网过频下控制有功功率波动的测试、功率因数和有功功率特征曲线测试、三相不平衡最大幅度统计测试4种自动化测量功能，能为使用者提供智能化的5VDE-AR-4105标准测试体验，减少人工操作，提升工作效率。图1.6PAM软件有功功率调节精度测试功能图1.7PAM软件功率因数和有功功率特征曲线测试功能6图1.8PAM软件三相不平衡最大幅度统计测试功能PA系列功率分析仪管理软件PAM的设计从实际测量人员角度出发，通过数据筛选与负载点数据捕获功能大幅减少测试过程中的人工操作，还具备实现各类标准自动化测试的软件定制服务，能提供最便捷的数据测量与数据分析体验，引领着功率分析仪器配套软件智能化的发展方向。1.4.2低电压穿越(LVRT)测试如图1.9所示，当电网发生故障导致并网点电压跌落时，所有连接的光伏并网逆变器都应该在一定时间内保持与电网的连接，向电网输出无功功率，尽力维持电网电压，避免电网持续跌落造成电网供电瘫痪。因此，必须对光伏逆变器进行低电压穿越（LVRT：Low-VoltageRideThrough）测试，检验其能否在并网点电压跌落时保持与电网持续连接。图1.9低电压穿越发生示意图1．NB/T32004-2013低电压穿越测试标准根据NB/T32004-2013的要求，当光伏逆变器并网时，要求若并网点电压跌落时在一定范围内逆变器能不间断并网运行。具体有以下两个要求：逆变器要具有并网点电压最低跌至20%额定电压时能够保证不脱网连续运行625ms的能力；并网点电压在发生跌落后的2s内若能够恢复到额定电压的90%时，逆变器能够保证不脱网继续运行。根据图