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

把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械動(dòng)能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)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?yàn)轱L(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，具有很好的開發(fā)利用價(jià)值，越來越受到世界各國的重視，現(xiàn)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(yùn)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(tǒng)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(shù)可調(diào)以及在輸出電網(wǎng)電壓固定下直流母線電壓可以調(diào)節(jié)等一些列優(yōu)點(diǎn)，在新能源并網(wǎng)發(fā)電中扮演著很重要的角色。

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(yàn)室的風(fēng)能發(fā)電拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器，其額定參數(shù)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(jié)是設(shè)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(diào)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(jù)設(shè)備額定參數(shù)，將接線方式（Config） 、額定頻率（Freq）、和額定電壓（Vnom）按右圖顯示的內(nèi)容來設(shè)置，分別是3ΦDELTA、50Hz、100V

接著進(jìn)入相線電流探頭設(shè)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(diào)整為10mV/A，則Nominal range自動(dòng)調(diào)整為40A。如果測試的交流電流信號為中高壓CT二次側(cè)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(shù)項(xiàng)的修改以選擇的電流探頭實(shí)際規(guī)格為準(zhǔn)。

然后按下F4進(jìn)入零線電流探頭設(shè)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(diào)整為10mV/A，則Nominal range自動(dòng)調(diào)整為30A。

最后按下F5返回主界面，并進(jìn)入菜單項(xiàng)選擇逆變器效率功能（POWER INVERTER），會(huì)出現(xiàn)右圖顯示的接線方式，嚴(yán)格按照圖上標(biāo)明的方式接線：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電流通道；3.分別連接A、B兩相交流電壓測試線；4.將直流電壓的負(fù)極連接到電壓C相通道，正極連接到電壓中性線通道。

連接完畢，確認(rèn)無誤后按下“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(yàn)系統(tǒng)負(fù)載運(yùn)行相對較為穩(wěn)定，故被測逆變器實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)換效率約為Eff%=45.31%。

總結(jié)：由于客戶是實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的系統(tǒng)，因此效率較差。對于真實(shí)的風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，則其逆變器效率測試具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。如果針對測試結(jié)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、光伏電站的運(yùn)營商等對于逆變器轉(zhuǎn)換效率都十分重視，通常會(huì)在合同中規(guī)定最低效率值。

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