并网光伏逆变器效率现场试验技术分析
并网光伏发电专用逆变器技术要求和试验方法新旧标准差异
并网光伏发电专用逆变器技术要求和试验方法新旧标准差异一、绪论1.1 概述1.2 研究目的二、并网光伏发电专用逆变器技术要求2.1 电能优化技术2.2 相位控制技术2.3 无功控制技术2.4 功率控制技术2.5 安全保护技术三、新旧标准差异的分析3.1 国内外标准差异3.2 标准的变化趋势3.3 影响因素分析四、试验方法探讨4.1 测试设备及其结构4.2 测量参数的选择和设计4.3 测试过程及数据处理方法五、结论与展望5.1 结论5.2 展望参考文献一、绪论1.1 概述随着能源需求的不断增加和环境污染的威胁加剧，光伏发电逐渐成为了目前世界各国开发的主要可再生能源之一。
并网光伏发电系统需要一个中央逆变器将直流电转换成交流电并连接到电网中。
逆变器是并网光伏发电系统中的关键设备，其性能不仅直接影响系统的效率和稳定性，还直接关系到系统的安全性能。
1.2 研究目的近年来，国内外逆变器技术不断发展，制定了一系列的技术标准和测试方法来保证逆变器的性能和安全性。
本文将围绕并网光伏发电专用逆变器技术要求和试验方法新旧标准差异进行研究，以期为光伏发电领域的技术提升和标准制定提供解决方案。
本文将分为五个部分，分别是绪论、并网光伏发电专用逆变器技术要求、新旧标准差异的分析、试验方法探讨以及结论与展望。
在绪论部分，将对本文的研究背景、研究目的、研究内容、研究方法和研究意义等方面进行详细的阐述和说明。
本文的研究背景为随着社会科学技术的不断提升和新能源政策的不断完善，光伏发电作为新能源的代表，已经逐渐成为促进国民经济和社会发展的重要力量。
并网光伏发电系统中的逆变器由于其直接关系到系统的效率和稳定性，必须具备高效率、稳定性好、安全可靠、管理灵活等多种特点，才能适应复杂多变的环境和工作条件。
本文的研究目的为了保证并网光伏发电系统的工作稳定性和可靠性，提高光伏发电系统的能够利用率，选取多种方式比较新旧标准的不同之处，进一步完善标准并探讨试验方法的变化。
光伏并网逆变器的效率与性能研究
光伏并网逆变器的效率与性能研究随着环保意识的提高，人们对可再生能源的需求越来越高。
其中，光伏发电作为一种非常实用的可再生能源，日渐受到人们的重视和青睐。
然而，光伏发电需要将直流电转为交流电，并且需要将发出的电能通过电网输送到用电设备处。
这就需要逆变器的帮助，逆变器可以将直流电转换为交流电，并且将发出的电能与电网接通。
因此，逆变器的效率与性能对光伏发电的发展至关重要。
一、逆变器的效率逆变器的效率是指在将直流电转换为交流电的过程中，电能转化率的百分比。
通俗来讲，就是输入一个电流或电压，输出一个电流或电压的比率。
逆变器的转换效率是影响光伏发电系统总效率的重要因素之一，它直接影响到系统的经济性和实际运行情况。
一个高效的逆变器，可以在一定范围内提高光伏发电系统的发电能力，减少系统的损耗，使得发电和输送的效率都得到提高。
逆变器的效率主要由两部分组成，分别是静态效率和动态效率。
其中，静态效率取决于逆变器现象学参数，动态效率则取决于逆变器的响应速度和控制技术。
静态效率主要取决于逆变器的硬件设计和元器件性能。
通常情况下，硅基开关元件的静态效率高于碳化硅开关元件。
而动态效率则取决于控制策略的设计和响应速度的快慢。
二、逆变器的性能逆变器的性能主要是指逆变器转换过程中的功率波动、输出波形质量、输出电压稳定性、抗干扰能力等方面的指标。
逆变器的性能不仅直接影响到光伏发电系统的输出质量和安全稳定性，同时还直接影响到逆变器的使用寿命和维护周期。
在实际运行中，逆变器的性能指标测试主要包括以下几个方面：输入响应时间、输出电压波形失真、输出电压调节范围、电网侧防护措施等。
其中电网侧防护措施指逆变器对电网故障的响应速度和保护能力。
这对于电网的稳定性和安全性是非常重要的。
三、逆变器效率和性能的关系逆变器效率和性能是紧密关联的。
高效的逆变器设计可以提高能量转换率，同时提高输出质量和系统的稳定性。
逆变器通常采用开关电源技术，可以通过控制开关时间和频率来减小功率波动和输出波形失真，从而提高整个系统的效率和稳定性。
中国典型太阳能资源区光伏并网逆变器加权效率测试与技术条件
CGC 北京鉴衡认证中心认证技术规范CGC/GF XXXX：2013CNCA/CTS XXXX-20132013-XX-XX发布2013-XX-XX实施北京鉴衡认证中心发布目次前言 .................................................................................................................................................. I I1.适用范围 (1)2.参考文件 (1)3.术语及定义 (1)4.总则 (1)4.1 测试环境 (2)4.2 光伏模拟器要求 (2)4.3测试框图 (2)5.静态MPPT (3)5.1静态MPPT效率测试条件 (3)5.2 测试步骤 (3)5.3静态MPPT效率数据计算与评估 (4)6.动态MPPT效率检测 (5)6.1 动态MPPT测试条件 (5)6.2 测试步骤 (5)6.3 动态MPPT数据计算与评估 (6)7.转换效率 (8)7.1 测试条件 (8)7.2 测试步骤 (8)7.3 数据的计算与评估 (9)8.总效率 (9)附录A 光伏模拟器I-V特性模型 (11)附录B 效率权重系数 (13)附录C 光伏模拟器验证方法 (14)前言光伏逆变器的效率是决定光伏并网发电系统整体发电量的重要因素，而影响逆变器效率的主要因素有其追踪太阳能电池板最大功率点的能力及其转换效率，最大功率点追踪的能力及转换效率的高低与输入电压、输出电压、环境条件以及输出功率相关，而这些因素直接受其实际运行地气候、日照条件等的影响。
欧美等发达国家已分别推出欧洲效率及加州效率，即在不同输出功率条件下配以相应的加权系数来模拟真实使用条件。
由于我国目前尚不存在针对太阳能资源特征的效率加权评估方案，如何选择合适的参数，对中国地区所用光伏并网逆变器的效率进行全面、有效的评估，将为光伏并网发电工程项目中逆变器的选取提供有力的技术支持，促进行业的健康发展。
光伏并网逆变器的逆变效率试验
实验名称：光伏并网逆变器的逆变效率试验一、实验目的：光伏并网逆变器的效率是决定光伏并网发电系统整体效率的重要参数。
对其进行全面、有效的评估与测定，无论是对于光伏并网工程设计中逆变器的选取还是对于科研中逆变器的研究都具有重要的意义。
二、实验原理：一个光伏并网逆变器由两部分组成，最大功率点追踪部分（从光伏阵列获得最大功率MPP P ），和DC-AC 变换部分（将直流电dc P 变换为交流电ac P ）。
（一）最大功率点跟踪效率（MPP-tracking efficiency ）MPPT 效率，包括MPPTstat η与MPPTdyn η，指一段时间内，逆变器从太阳能电池组件获得的直流电能与理论上太阳能电池组件工作在最大功率点在该时段输出的电能的比值。
静态最大功率点跟踪效率MPPTstat η，表征当太阳能电池输出特性曲线一定时，逆变器在多大程度上可以跟踪到太阳能电池的最大输出功率。
而动态最大功率点跟踪效率MPPTdyn η可以用来衡量当太阳能电池输出曲线复杂多变情况下，逆变器对最大功率点跟踪的响应速度。
MPPT 效率的数学计算公式为：00()()MM T dc MPPT T MPPP t dtPt dt η=⎰⎰ 其中，()dc P t 表示逆变器从太阳能电池获得的实时功率；()MPP P t 表示太阳能电池理论上提供的实时的最大功率点功率。
（二）转换效率（Conversion efficiency ）转换效率concv η是指，一段时间内。
逆变器交流输出端输出的电能与直流输入端输入的电能的比值。
其数学表达式为：0()()MM T ac conv T dcPt dt Pt dt η=⎰⎰ 其中，()ac P t 表示逆变器AC 输出端子输出的实时功率；()dc P t 表示逆变器DC 输入端子输入的实时功率。
（三）总效率（Overall efficiency ）总效率t η表示，一段时间内．逆变器交流输出端输出的电能与理论上太阳能电池组件工作在最大功率点在该时间段输出的电能的比值，从定义可知：00()()MM T ac t conv MPPT T MPP P t dtP t dt ηηη=⋅=⎰⎰ 理论上的最大功率点跟踪效率、转换效率和总效率的计算公式如上所示，但是在实验过程中，无法得到()ac P t ()dc P t ()MPP P t 的表达式，只能测得其瞬时值，因此无法通过以上表达式计算出各个效率。
光伏阵列并网逆变器设计及其性能测试
光伏阵列并网逆变器设计及其性能测试一、光伏阵列并网逆变器设计光伏阵列并网逆变器是将太阳能电池板转换的直流电转化为交流电并向电网输送的关键设备。
随着清洁能源的发展，逆变器的应用也越来越广泛。
本文重点介绍光伏阵列并网逆变器的设计及其性能测试。
1. 逆变器基本原理逆变器是将直流电转换为交流电的设备。
在光伏发电系统中，太阳能电池板发出的电能是直流电，需要通过逆变器转换为交流电才能输送到电网上。
逆变器的基本原理是将直流电通过直流滤波器滤波后，经过逆变器桥等元器件进行逆变，最终生成交流电。
2. 设计要素（1）功率逆变器的功率需要与光伏阵列的总功率匹配。
通常情况下，光伏阵列的功率较小，需要进行串联并联以增加输出功率，进而使用对应功率的逆变器。
（2）电压逆变器的输入电压需要匹配光伏阵列的输出电压，同时需要考虑系统的安全性。
在设计时需要选择合适的开关元器件，确保系统的稳定性和安全性。
（3）效率逆变器的效率是影响系统经济性的关键因素。
在设计时需要考虑各个元器件的损耗，优化电路设计，提高系统的效率。
（4）保护逆变器需要具有过流、过压、短路等保护功能，确保系统的稳定性和安全性。
3. 逆变器设计流程（1）确定光伏阵列的输出功率和电压根据项目需求和地理环境等因素，计算光伏阵列的输出功率和电压。
（2）选择逆变器根据光伏阵列的输出功率和电压，选择合适的逆变器。
需要考虑价格、效率、稳定性等因素。
（3）设计电路根据逆变器的输入电压和输出电压等要素，设计电路。
需要选择合适的开关元器件、滤波器和控制器等，确保电路的效率和稳定性。
（4）仿真验证使用相应的仿真软件对逆变器进行验证，确保电路的可行性和性能。
4. 逆变器常用控制策略（1）PWM控制策略PWM控制是逆变器中最常用的控制策略之一。
通过控制开关元器件的导通时间来控制逆变器输出电压的大小。
（2）MPPT控制策略MPPT控制是用于优化光伏阵列输出功率的策略。
通过调整逆变器的输入电压，将光伏阵列输出功率最大化。
光伏并网逆变器测试
交流电压为-15～+10%额定值，频率为±1%额定值，输出为：自激式情况100%额定输出，他激式情况分别为100%、50%、12.5%额定输出。在以上情况下分别工作，测量输出电流谐波
电压谐波测试
系统能正常起机工作，稳定后功率因素在0.95以上
测试条件：交流额定电压、频率，逆变器输出额定，线路阻抗为（U相和W相：阻抗0.19Ω±8%,电感0.23 mH±8%;O相：阻抗：0.21Ω±8%，电感0.14mH±8%）。
复电后规定时间内阻止再并网测试
检测电网断开后，即使电网复电，在规定的时间（如150秒左右）内不会再并网。并且，人为投入并网功能时，在规定时间内不执行。
测试条件：交流额定电压、频率，逆变器输出额定，线路阻抗为短路。
测试方法：断开电网连接开关，保持10秒后，再合上电网连接开关。测量从复电后，到逆变器再次自动并网的时间。另外，人为投入并网功能时，在规定时间内不执行。
3、保护动作时间在0.5秒以内
1、在直流检测电路上慢慢增加电流，直到保护装置动作，测量保护电流值；
2、在直流检测电路上，电流一次性增加到保护整定值的110%，保护装置动作，测试量动作时间；
交流过欠压保护
1、检测出异常电压，保护装置能正常动作；
2、保护点在整定值的±2%以内；
3、保护动作时间在整定值的±0.1以内
1、给保护装置施加整定值90%的额定频率的交流电，慢慢增加到保护装置动作，测量过流值；
2、额定频率的交流电从0开始，一次性增加到保护装置整定值的110%，保护装置动作，测量动作时间
直流过欠压保护
1、直流过、欠压时保护装置能正常动作；
2、保护点在保护装置整定值的5%内；
3、保护动作时间在0.5秒以内
光伏逆变器MPPT效率测试步骤方法
光伏逆变器MPPT效率测试步骤方法在现实生活中，由于阳光照射角度、云层、阴影等多种因素影响，光伏阵列接受到的阳光辐照度和相应温度在不同的条件下会有很大的差别，比如在早晨和中午，在晴朗和多云的天气下，特别是云层遮掩的影响，可能会造成短时间内辐照度的剧烈变化。
因此对于光伏逆变器而言，其必须具备应对阳光辐照度持续变化的策略，始终维持、或者是在尽可能短的时间内恢复到一个较高的MPPT精度水平，以及较高的转化效率，才能在现实生活中实现良好的发电效果。
目前光伏逆变器行业中各大厂商对于静态MPPT追踪算法的处理基本都展现出了很高的水准，可以精确地维持在非常接近100%的水平，为后端直流转交流的过程提供了良好的基础。
这一点也体现在各个型号的逆变器的总体效率参数上，标称值一般都很高。
而在逆变器实际的工作环境中，日照、温度等外部条件是处于实时动态变化的过程中，逆变器在这样的条件下工作，其动态效能也就成为了衡量其实际性能的不可忽视的重要指标。
在实验室的测试环境下，光伏模拟器作为可以直接模拟各种类型、各种配置的光伏阵列的高效模拟器，已经被广泛地应用于逆变器的测试。
但此前的测试更多地集中于模拟各种静态条件下（即在测试过程中维持给定的IV曲线不变化），或者是有限的低强度变化（如测试过程中会在给定的两条或数条IV曲线之间切换），较少涉及长时间、高强度的真实工作状况的模拟。
笔者关注使用光伏模拟器来模拟光伏阵列随时间而发生动态变化的输出，探究此动态MPPT测试功能的实用性和其中需要注意的要点。
由于动态天气的组合方式几乎无穷无尽，因此首要的问题是光伏模拟器提供了哪些典型类型的天气文档，以及是否有足够的灵活度来供客户自行生成新的天气文档，是否提供足够高的时间分辨率来支持快速的辐照度变化。
我们以光伏模拟与测试业内的知名品牌阿美特克ELGAR的光伏模拟器产品为例，其提供了晴天、多云、阴天等状况的典型天气情况实例（如下图1），另外支持直接在软件内制定或者通过外部数据处理软件（如EXCEL）生成自定义天气文档，时间分辨率为1秒。
光伏逆变器性能测试及故障诊断研究
光伏逆变器性能测试及故障诊断研究光伏逆变器作为太阳能发电系统的核心组成部分，其性能稳定性和可靠性至关重要。
因此，在实际应用中必须对逆变器性能进行严格的测试和监测，并及时发现和排除可能存在的故障。
一、光伏逆变器性能测试1.电压、电流及功率测量在测试光伏逆变器性能时，需要测量其输入、输出的电压、电流和功率。
输入电压和电流的测量可以直接使用交直流万用表；输出电压和电流的测量则需要使用表头、多用表等精密仪器进行测量。
当对于光伏逆变器输出功率的测试可以采用功率计进行测量。
2.效率测量光伏逆变器的效率是其最重要的性能指标之一。
测试其效率需要先测量逆变器的输入电压、输出电压、输入电流和输出电流等基本参数，并根据所消耗的电量计算逆变器的输出功率和输入功率，然后根据计算出的功率值计算光伏逆变器的效率。
3.逆变器效率曲线测试逆变器效率曲线测试是一种在不同的输入电压、输入电流和输出功率下测试光伏逆变器效率的方法。
这可以让测试人员更直观地了解逆变器的性能，并发现存在的技术问题。
二、光伏逆变器故障诊断1.故障状态判断在进行故障诊断前需要首先对逆变器的基本参数进行检测，如电压、电流、功率等参数。
一般情况下，逆变器出现故障的时候，输出会出现波动或无输出，且输出电压和电流都会受到影响。
2.故障类型诊断光伏逆变器的故障类型有很多，如电容故障、散热器故障、电路板故障等。
判断故障类型需要根据光伏逆变器的规格及对它的工作原理、结构和特点的了解，对功率电子器件、电路板和散热器等部件进行复查。
3.故障位置判断光伏逆变器故障的定位是一项难度很大的工作。
一般情况下，诊断故障的位置可以通过故障特点、故障代码和故障报警来判断。
其中，故障代码和故障报警是判断故障位置最直接的方法。
结语：光伏逆变器性能测试及故障诊断技术的发展是推动光伏发电技术发展的重要支撑。
只有通过科学的测试及诊断方法，才能有效地保障光伏逆变器的正常运行，为光伏发电事业的健康发展创造更加有利的条件。
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并网光伏逆变器效率现场试验技术分析
作者：刘书强董双丽林荣超
来源：《科技与创新》2016年第14期
摘要：光伏并网逆变器是光伏并网电站的核心设备，其效率是决定光伏并网发电系统整体效率的重要参数。
但是，目前，逆变器的性能试验绝大多数是基于实验室环境下的，缺乏并网光伏电站现场的性能试验。
针对逆变器的实际运行环境搭建现场试验平台，进行24 h不间断测试，以获取逆变器的全天运行数据，并计算欧洲效率、加州效率和中国效率，从而全面分析逆变器效率。
关键词：逆变器效率；欧洲效率；加州效率；中国效率
中图分类号：TM464 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2016.14.013
随着环境污染和资源枯竭问题的日益突出，近年来，太阳能作为可持续发展的清洁能源得到了世界各国的广泛支持。
我国政府也不断加大对光伏产业的支持力度，使得国内光伏并网发电产业迅猛发展。
其中，光伏并网逆变器是并网发电系统的核心部件之一，其性能关系着整个光伏并网发电系统的整体效率和质量。
如何对其进行全面、有效的试验评估对于光伏并网发电系统中逆变器的选取有重要的技术支撑意义。
目前，国内并网光伏逆变器综合性能测试平台的主要技术方案是：利用光伏电池阵列模拟器模拟光伏电池阵列输出，以便在实验室中完成对光伏逆变器的测试。
然而，实验室环境下的试验是在特定的环境和电网条件下进行的。
由于光伏电池阵列模拟器仅能进行离散负载点的模拟，而光伏并网逆变器的实际运行环境会受到辐照强度、温度等连续变量的影响，也会受到电能质量、电网调度、其他电气设施等综合因素的影响，这些都是在实验室中无法模拟出来的。
本文针对并网光伏逆变器实验室环境试验条件下的不足搭建了现场试验平台，24 h连续测试逆变器的运行参数，并计算和分析欧洲效率、加州效率和中国效率。
1 现场试验平台搭建
该试验平台是以佛山某并网光伏电站为基础搭建的，它主要是由三部分构成的，即并网光伏电站、测试设备和数据分析系统。
其中，并网光伏电站包括光伏阵列、防雷汇流箱、并网逆变器、变压器和开关站等设备；测试设备包括功率分析仪、气象监控设备；数据分析系统是将功率分析仪采集的数据导出，并通过相应的计算、分析得出结果。
整个平台的设计方案如图1所示。
2 效率对比分析
逆变器转化效率是其交流侧输出功率和直流侧输入功率的比值，即：
. （1）
逆变器转化效率主要受到以下2个因素的影响：①将直流电流转换成交流正弦波时，功率半导体发热会造成巨大的损失。
②逆变器MPPT的控制算法会影响转换效率。
光伏电池阵列的输出电流和电压会随着日照和温度的变化而变化，而逆变器的MPPT算法可以对电流和电压进行最佳控制，使其达到最大的输出功率。
也就是说，在最短的时间内找到最佳电力点，转换效率就会越高。
对现场某型号的500 kW光伏并网逆变器进行24 h不间断的数据采集，其转化效率与负载率关系曲线如图2所示。
从图2中可以看出，逆变器的转化效率在负载率的波动比较大时变化比较大，在负载率为60%左右时，逆变器的转化效率最高。
不同负载点下的转化效率如表1所示。
2.在24 h测试中，当负载率为6
3.3%时，逆变器效率达到最大值98.7%
在实际应用中，根据太阳能资源的分布情况，可将其分为不同的资源区，在每类资源区中选取有代表性区域，以此分析不同功率区间的年累计发电量。
同时，选取相对稳定且能覆盖全功率范围的统计区间，并计算出每段功率分档上的年发电量的权重占比。
逆变器不同输入电压下反应不同地区日照资源特征加权总效率的平均值被称为“平均加权总效率”。
根据地区的不同，可分为欧洲效率、加州效率和中国效率等。
其中，中国效率是在欧洲效率和加州效率取点的基础上，结合中国的光照资源分布建立的模型。
不同加权效率的权重系数如表2、表3、表4所示。
由上述计算结果可知，加州效率最高，中国效率次之，欧洲效率最低。
因为逆变器的最大功率负载点在60%左右，而加州效率50%和75%负载点的权重系数比较大，所以，加州效率最高。
3 总结
光伏并网逆变器是并网光伏电站的关键设备之一，其效率对并网光伏电站的整体效率有重要的影响。
本文搭建了光伏并网逆变器效率现场试验平台，同时，对试验数据分别进行欧洲效率、加州效率、中国效率的计算，并对比、分析其结果。
结果证明，该现场试验平台具备逆变器效率现场试验的能力，它在电站开发和相关科学研究方面发挥着非常重要的作用，测得的相关数据具有一定的参考价值。
参考文献
[1]邹建章，陈乔夫，张长征，等.光伏逆变器综合性能测试平台研究[J].电测与仪表，2010，47（8）：20-23.
[2]中国百科网.两大因素决定光伏逆变器的转换效率[EB/OL].http：///t/37995/2014/0425/ 2116294.html.2014.
[3]王建珍.逆变器的转换效率[EB/OL].http：//wenku.baidu. com/link？url=DxCZ2K SthlvHgldWFt7R7oOoJckT8MYQpfwn
WtK6RES130DScyvdsyHJhld3GeVvCYQnt8lNbl0hDn9BS51x3ClbDcZrdkCBBqMlcR-VLy.2014.
[4]北京鉴衡认证中心，华为技术有限公司，许昌开普电器检测研究院，等.CN-CNCA 光伏并网逆变器中国效率技术条件[S].2014-10-08.
〔编辑：白洁〕。