[发明专利]一种可再生能源发电并网测试平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种可再生能源发电设备的测试装置。

背景技术

近年来，以风力发电和光伏发电为主的可再生能源并网发电技术在世界范围内得到了迅猛发展。截止到2010年底，中国风力发电装机容量超过40吉瓦，光伏发电装机容量超过1吉瓦，已成为世界上具有重要影响的可再生能源利用大国之一。

为保证可再生能源发电的安全高效，在发电设备安装到现场之前必须对其进行全面可靠的测试。然而与产业规模快速发展不相适应的是，我国在可再生能源并网发电设备的检测方面有所滞后，特别是并网接口设备(如变流器、逆变器)的检测手段和检测平台不能满足产业发展需求，以至于市场上各类产品良莠不齐，不利于产业的持续健康发展。这就需要有适合风力发电和光伏发电并网设备的商用或工业用的模拟电网电源和电压跌落测试设备。该套测试设备应该能够适用于高电压、大功率的风力发电机组或光伏并网逆变器的电网扰动信号测试和低电压穿越能力测试，应能模拟实际电网的物理特性，能够产生任意跌落深度和持续时间的跌落电压，真实精确地模拟电网暂态发生时的工况。

国内外的众多学者和专家针对可再生能源发电并网测试技术开展了系列研究，其中：专利CN101846707A提出了一种在低压侧实现风电机组低电压穿越的测试装置；专利CN201699430U提出的分布式光伏电源并网逆变器测试装置，其中的模拟电网电源功能为输出电压波动、频率波动和电网背景谐波；专利CN101753086A提出了一种双馈风力发电机的故障穿越性能模拟系统，可用于双馈电机低电压穿越、对弱电网的支持等性能的实验研究；专利EP1876460A1通过阻抗分压的形式实现电网电压跌落，通过选择不同的开关组合，可以实现各种电压跌落的形式；专利US5886429提出了一个计算机可控的电压波动发生及测试设备。邹建章等人在论文《光伏逆变器综合性能测试平台研究》中通过系统仿真研究了光伏逆变器的综合测试平台；德国的C.Wessels等人发表《Transformer based voltage sag generator to perform LVRT and HVRT tests in the laboratory》一文提出基于变压器形式的电压跌落发生器，可用于实验室小功率风力发电系统的低电压穿越和高电压穿越测试；韩国的Dr.Yong Ho Chung等人发表《Voltage sag，swell and flicker generator with series injected inverter》一文提出基于串联变流器的电压跌落发生器，该设备可在实际现场安装之前对大功率设备的抗电网电压扰动性进行测试，该电压跌落发生器可模拟电网电压跌落、突升和闪变的情况。

总结国内外关于风力发电和光伏发电并网测试的发展现状可以发现，目前见诸报道的各种测试平台及测试装置均存在着测试功能单一、模拟能力不足、集成度和自动化程度低等问题，不能满足可再生能源产业快速发展对质量检测能力提出的要求。

中国专利CN101846707A包括分压单元、限流单元、控制单元、变压器、UPS、被测变流器，变压器、限流单元、UPS、变流器组成主电路，分压单元与主电路并联，控制单元负责控制主电路、分压单元、限流单元的开关。其功能仅能实现风电变流器的低电压穿越测试，不适用于光伏逆变器，也不能模拟电网的其他物理特性。

发明内容

本发明的目的在于克服目前可再生能源发电并网测试装置测试功能单一、模拟能力不足、集成度和自动化程度低等问题，提出一种可同时具备模拟电网特性：电压、频率、谐波、闪变、三相不平衡、产生低电压跌落故障条件，既可用于风电并网测试又可用于光伏并网测试的多功能通用并网设备测试平台，以弥补目前可再生能源并网发电检测能力的不足。

本发明提出的可再生能源发电并网测试平台，结合了风力发电设备和光伏发电设备的并网功能特点，充分考虑了装置的通用性和便利性，可以一套装置实现多个测试功能。

本发明测试平台的测试对象为变流器和逆变器。所述的测试平台包括输入模块和输出模块，其中输入模块由风轮、发电机、光伏电池板3个部分组成，风轮和发电机将风能转换为电能输入给被测的变流器，光伏电池板将太阳能转换为电能输入给被测的逆变器；输出模块由开关柜和通用并网测试装置组成，并网测试装置由交流变频电源、分压单元、限流单元、变压器等部分构成，为被测设备提供电网物理特性：电压、频率、谐波、电压波动、闪烁、三相不平衡和低电压跌落的测试条件。