儲能系統核心設備——儲能變流器測試應用

近年全球儲能行業(yè)持續快速增長(cháng)，熱點(diǎn)從電池硬件逐漸轉移到儲能系統的組件，特別是光伏平衡系統 (BOS)或儲能變流器(PCS)，儲能系統在先進(jìn)系統管理和電網(wǎng)方面的應用逐漸增加。

與常規電源相比，大規模儲能電站能夠適應負荷的快速變化，具有調峰、填谷、調頻、調相、事故備用等多種用途，同時(shí)還可以?xún)?yōu)化電源結構，實(shí)現綠色環(huán)保，達到電力系統的總體節能降耗，提高總體的經(jīng)濟效益。其中的關(guān)鍵設備儲能變流器（Power Conversion System——PCS）由 DC/AC 雙向變流器、控制單元等構成。PCS的主要功能是系統根據監控指令進(jìn)行恒功率或恒流控制，給電池充電或放電。在工程應用中，PCS的功率不斷增大，電壓不斷提高，其測試也面臨著(zhù)新的挑戰。

圖1 儲能PCS典型結構

儲能變流器的直流端連接的是電池組，為了提高系統的效率減少損耗，直流測電壓也在逐漸提高，可做到1000V甚至1500V。這就需要有大功率高電壓的雙向直流電源提供電池測的模擬運行，來(lái)測試PCS的性能。ITECH 6000C系列是一款回饋式的雙向直流電源，具有電池模擬功能，電壓高達2250V，功率密度3U/18KW，在CC優(yōu)先和CV優(yōu)先的模式下均能實(shí)現源載無(wú)縫切換，有效的解決了雙向DC/DC在充放電快速切換過(guò)程中所產(chǎn)生的電壓、電流過(guò)沖問(wèn)題。是電池系統模擬測試的專(zhuān)業(yè)選擇。

某客戶(hù)在PCS測試中直流端參數為200~600V/10~15A，在試樣其他電源（環(huán)路速度不可調）發(fā)現電源輸出電壓和電流震蕩（PCS的DC端有電容），低壓時(shí)尤其明顯（200V以下）；使用IT6000C時(shí)通過(guò)把CV的環(huán)路速度設置為low，電壓電流震蕩消失，達到客戶(hù)的測試效果。IT6000C雙向工作，效果滿(mǎn)足用戶(hù)的測試需求。

在有新能源電源的微網(wǎng)中，儲能系統的一個(gè)重要作用是平滑風(fēng)電、太陽(yáng)能等波動(dòng)性電源的輸出，保證微網(wǎng)的穩定，減少對于外部電網(wǎng)的依賴(lài)及影響。除了DC-AC的結構以外，ITECH也為儲能系統DC-DC雙向變流器模塊提供測試解決方案。光儲系統結構原理如圖2.

圖2 光儲系統結構圖

某用戶(hù)研制的15KW雙向DC/DC單模組具有CC/CP輸出模式,在預充電、充電、放電狀態(tài)下通過(guò)上位機控制，具有不同的工作模式。

圖3 雙向DC-DC變流器測試原理

用戶(hù)選購兩臺IT6000C接入雙向DC-DC兩端，進(jìn)行充放電測試。以DUT CC模式工作為例。充電時(shí)：IT6000C設置為CV優(yōu)先，DUT 1500V輸入，48V低壓輸出。測試時(shí)IT6018C-2250-20作為輸入源設置1500V 10A輸出, IT6015C-80-360作為負載設置CV=40V拉載。 放電時(shí)：IT6018C-80-360設置60V作為輸入源，IT6018C-2250-20 CV=1200V拉載。 通過(guò)示波器抓取DUT在充放電切換過(guò)程中的波形可以看到：DUT從放電高速切換到充電的過(guò)程中，電流無(wú)過(guò)沖。

圖4  IT6000C無(wú)縫切換效果

ITECHIT6000C系列 內置USB/CAN/LAN/數字IO通訊接口，選配GPIB/模擬量&RS232，同時(shí)支持各種模式邊沿獨立設定，上升和下降時(shí)間可調、支持太陽(yáng)能電池板I-V曲線(xiàn)模擬功能、還內置有20條標準汽車(chē)功率網(wǎng)用電壓曲線(xiàn)。在光伏、儲能、汽車(chē)動(dòng)力電池等新能源大功率源載需求行業(yè)有很好的應用前景。