合肥工業(yè)大學(xué)風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗室 風(fēng)能逆變器效率測試應用案例

把風(fēng)的動(dòng)能轉變成機械動(dòng)能，再把機械能轉化為電力動(dòng)能，這就是風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，因為風(fēng)力發(fā)電不需要使用燃料，也不會(huì )產(chǎn)生輻射或空氣污染。風(fēng)能作為這樣一種清潔的可再生能源，具有很好的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值，越來(lái)越受到世界各國的重視，現如今風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成為各國研究的熱點(diǎn)。其蘊量巨大，全球的風(fēng)能約為2.74×109MW，其中可利用的風(fēng)能為2×107MW，比地球上可開(kāi)發(fā)利用的水能總量還要大10倍。

在變速恒頻的風(fēng)力發(fā)電系統中，并網(wǎng)逆變器采用PWM控制技術(shù)，有輸出電流正弦而且諧波含量少、功率因數可調以及在輸出電網(wǎng)電壓固定下直流母線(xiàn)電壓可以調節等一些列優(yōu)點(diǎn)，在新能源并網(wǎng)發(fā)電中扮演著(zhù)很重要的角色。

此次進(jìn)行的測試就是針對合肥工業(yè)大學(xué)風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗室的風(fēng)能發(fā)電拖動(dòng)實(shí)驗系統的并網(wǎng)逆變器，其額定參數為：輸出電壓AC100V；額定輸出功率5kW。

而測試選用的交流電流探頭為i400s，直流電流探頭使用i310s，輸出信號都為10mV/A。在測試前最重要的環(huán)節是設置，我們需要修改額定頻率、電壓以及交直流電流探頭型號，必要時(shí)還要調整電壓和電流變比。

435II測試版本為V3.02，并配合使用Powerlog3.1軟件。

根據設備額定參數，將接線(xiàn)方式（Config） 、額定頻率（Freq）、和額定電壓（Vnom）按右圖顯示的內容來(lái)設置，分別是3ΦDELTA、50Hz、100V

接著(zhù)進(jìn)入相線(xiàn)電流探頭設置界面將交流電流探頭型號（Amp clamp）改為此次測試選擇的i400s，并把輸出信號范圍（Range）調整為10mV/A，則Nominal range自動(dòng)調整為40A。如果測試的交流電流信號為中高壓CT二次側信號，則需要修改電流變比（Ratio），修改的比值必須與CT實(shí)際變比保持一致。其他參數項的修改以選擇的電流探頭實(shí)際規格為準。

然后按下F4進(jìn)入零線(xiàn)電流探頭設置界面將直流電流探頭型號（Amp clamp）改為i310s，并把輸出信號范圍（Range）調整為10mV/A，則Nominal range自動(dòng)調整為30A。

最后按下F5返回主界面，并進(jìn)入菜單項選擇逆變器效率功能（POWER INVERTER），會(huì )出現右圖顯示的接線(xiàn)方式，嚴格按照圖上標明的方式接線(xiàn)：1.分別連接A、B、C三相交流電流探頭；2.連接直流電流探頭信號至中性線(xiàn)電流通道；3.分別連接A、B兩相交流電壓測試線(xiàn)；4.將直流電壓的負極連接到電壓C相通道，正極連接到電壓中性線(xiàn)通道。

連接完畢，確認無(wú)誤后按下“OK”進(jìn)入逆變器效率測試界面。測試界面如下：

圖中kWout是實(shí)際輸出交流功率，kWin是實(shí)際輸入直流功率，Eff%是逆變器的實(shí)際效率，Vout是輸出交流線(xiàn)電壓，Aout是輸出交流電流，Vin是輸入直流電壓，Ain是輸入直流電流。由于此實(shí)驗系統負載運行相對較為穩定，故被測逆變器實(shí)際運行轉換效率約為Eff%=45.31%。

總結：由于客戶(hù)是實(shí)驗性質(zhì)的系統，因此效率較差。對于真實(shí)的風(fēng)能發(fā)電系統，則其逆變器效率測試具有很強的現實(shí)意義。如果針對測試結果提高逆變器效率，就可以提高發(fā)電量，增加收益，因此如風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的運營(yíng)商等對于逆變器轉換效率都十分重視，通常會(huì )在合同中規定最低效率值。

此案例可以廣泛應用于新能源行業(yè)，如風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電系統，也適用于大型UPS、各類(lèi)變頻電源（變頻器除外）等。