光伏离网逆变器是整个离网光伏系统的核心,负责将太阳能电池板产生的直流电(DC)转换为交流电(AC),供负载使用,并管理蓄电池的充放电。其测试内容需全面覆盖功能、性能、安全和可靠性。以下是吉事励逆变器测试设备关键的测试内容:
一、 安全与基本功能测试
电气安全测试:
绝缘电阻测试: 测量输入(DC)、输出(AC)、外壳之间的绝缘电阻,确保符合安全标准(如IEC 62109)。
耐压测试(介电强度测试): 在输入、输出、外壳之间施加高压,测试绝缘是否足够强健,无击穿或闪络。
接地连续性测试: 确认所有需要接地的金属部件(外壳、散热器等)与接地端子连接良好,电阻符合要求。
泄漏电流测试: 测量在正常工作条件下,逆变器流向地线的电流,确保在安全限值内。
过温保护测试: 验证逆变器在内部温度过高时能否自动关机或降功率运行,并在温度降低后恢复正常。
基本功能验证:
启动与关机: 验证在满足输入电压、电池电压等条件下能否正常启动;关机指令(面板按键、远程信号等)是否有效。
输入极性反接保护: 测试将PV输入或电池输入极性反接时,逆变器是否有效保护(如保险丝熔断、内部保护电路动作),避免损坏。
空载功耗: 测量逆变器在无负载(待机)状态下的自身功耗。
显示与指示: 检查LCD/LED显示屏、指示灯是否能正确显示工作状态、输入输出电压电流、故障代码等信息。
通讯功能测试: 如果支持RS485、CAN、WiFi、GPRS等通讯接口,需测试与监控设备(如数据采集器、手机APP、远程监控平台)的连接、数据传输是否正常可靠。
二、 性能参数测试
MPPT效率与追踪能力:
静态MPPT效率: 在特定辐照度和温度下,测量MPPT算法找到并稳定在最大功率点的能力及效率。
动态MPPT效率: 模拟辐照度快速变化(如云层飘过),测试MPPT算法的跟踪速度和精度。
MPPT电压范围: 验证在标称的MPPT电压范围内,逆变器能否正常工作并保持较高效率。
转换效率:
峰值效率: 在最优输入条件和特定负载率(通常是30%-50%额定负载)下,测量逆变器的最高转换效率(DC to AC)。
欧洲效率 / 加州效率: 根据不同负载率(如10%, 20%, 30%, 50%, 100%额定功率)下的效率加权计算得出的综合效率指标,更能反映实际使用中的平均效率。离网逆变器尤其看重低负载率下的效率。
不同输入电压/功率下的效率: 测试在不同PV输入电压和功率水平下的效率曲线。
输出电压特性:
总谐波失真: 测量输出交流电压波形的THD%,通常要求<3%(线性负载)或<5%(适用非线性负载),越低越好。
波形失真: 观察输出波形是否为纯净的正弦波(纯正弦波逆变器),检查是否有明显畸变。
负载调整率: 负载从0%到100%变化时,输出电压的变化率。
源调整率: 输入(PV电压/电池电压)在规定范围内变化时,输出电压的变化率。
输出电压精度: 测量额定负载下输出电压(Vrms)与标称值(如230VAC)的偏差。
输出电压稳定性:
输出电压波形质量:
频率精度与稳定性: 测量输出交流电频率(如50Hz/60Hz)的精度及其在负载/输入变化时的稳定性。
过载能力与输出特性:
过载能力: 测试逆变器在短时间内(如几秒到几分钟)承受超过额定功率负载(如120%, 150%)的能力。
峰值功率/浪涌能力: 测试逆变器启动电机等具有高启动电流(浪涌电流)负载的能力,通常要求能承受数倍于额定功率的瞬时功率(如几秒)。
功率因数: 测量逆变器输出功率因数。对于离网逆变器,通常要求能在一定范围内(如0.7滞后到0.7超前)适应不同性质的负载(阻性、感性、容性)。
三、 电池管理功能测试(离网逆变器核心)
充电控制:
充电算法: 验证是否支持并正确执行针对不同电池类型(铅酸、锂电等)的充电阶段(如恒流、恒压、浮充、均衡充)。
充电电压/电流设定点: 检查充电电压(恒压点、浮充点、均衡电压)、最大充电电流是否可设置且准确。
充电转换逻辑: 测试在满足条件时能否在充电阶段间正确切换(如恒流转恒压)。
温度补偿(如适用): 验证充电电压是否根据电池温度传感器反馈进行自动调整。
放电控制与保护:
低压断开: 当电池电压降至设定的LVD点时,逆变器是否及时切断AC输出,保护电池避免过放。
低压恢复: 当电池电压回升至设定的LVR点时,逆变器是否自动恢复供电。
过放保护: 模拟电池深度放电,验证保护机制是否可靠。
过充保护: 当充电电压超过设定的过充保护点时,逆变器是否停止充电或转入安全模式。
电池反接保护: 测试电池端子反接时的保护功能。
四、 保护功能测试
1、输入保护:
PV过压保护: 当PV输入电压超过最大允许值时,逆变器应停止工作或进入保护状态。
PV欠压保护/启动电压: 当PV电压低于启动电压时,逆变器不应启动或应停止工作。
电池过压保护: 当电池电压异常高时(可能由充电失控或其他原因引起),逆变器应有保护措施。
电池欠压保护: 通常与LVD相关,确保在电池电压过低时停止逆变。
反灌保护: 确保逆变器不会向PV输入端反向馈电(虽然离网无此风险,但设计上应有)。
2、输出保护:
短路保护: 在AC输出端直接短路时,逆变器应能迅速(毫秒级)切断输出并进入保护状态,且不会损坏。
过流保护: 当输出电流持续超过额定值时,应触发保护。
过温保护
过载保护
五、 环境适应性测试
温升测试: 在额定负载、最高环境温度下长时间运行,测量关键部件(功率器件、变压器、电感等)的温升,确保不超过允许值。
高温工作: 在规定的最高工作环境温度下,测试逆变器能否长时间稳定运行并满足性能要求。
低温工作: 在规定的最低工作环境温度下,测试逆变器能否正常启动和工作。
湿热测试: 在高湿度环境下(如85% RH, 40°C),测试绝缘性能和是否有凝露导致故障。
防护等级测试: 根据标称的IP等级(如IP65),测试其防尘防水能力。
六、 电磁兼容性测试
传导骚扰: 测量逆变器通过电源线(输入DC线、输出AC线)向电网(或模拟电网)传导的电磁干扰信号强度,需符合标准限值(如EN 55032)。
辐射骚扰: 测量逆变器向空间辐射的电磁干扰信号强度,需符合标准限值(如EN 55032)。
谐波电流发射: 测量逆变器输入电流的谐波含量,需符合标准限值(如IEC 61000-3-12)。离网逆变器主要看其对负载的影响。
抗扰度测试: 测试逆变器抵抗外部电磁干扰的能力,如静电放电、浪涌、快速瞬变脉冲群、射频电磁场辐射抗扰度等(如IEC 61000-4系列标准),确保在这些干扰下不损坏、不误动作或能迅速恢复。
七、 可靠性与寿命测试(通常在研发阶段或型式试验进行)
加速寿命测试/老化测试: 在高温、高负载等加速条件下长时间运行,评估关键元器件的寿命和整体可靠性。
循环测试: 反复进行启动、加载、卸载、关机等操作,模拟实际使用中的开关机循环。
输入电压波动测试: 模拟PV输入电压和电池电压在各种波动情况下的工作稳定性。
负载切换测试: 快速切换不同大小、不同性质(阻性、感性、容性)的负载,测试逆变器的响应和保护能力。
八、 实际应用模拟测试
混合负载测试: 使用实际或模拟的混合负载(如灯、冰箱、电视、水泵、电机等)同时工作,测试逆变器的动态响应能力、波形质量和带载能力。
PV+电池协同工作测试: 模拟不同光照条件下(如全日光、部分阴影、夜间),逆变器如何利用PV发电、电池充放电来满足负载需求,验证其能量管理逻辑。
发电机接入测试(如支持): 测试逆变器与发电机(如柴油发电机)的自动或手动切换逻辑、充电管理逻辑是否正常。
测试工具:
可编程直流电源(模拟PV阵列)
可编程直流电子负载/电池模拟器(模拟电池)
交流电子负载(模拟各种负载特性)
功率分析仪/电能质量分析仪(测量电压、电流、功率、功率因数、频率、THD、效率等)
示波器(观察波形)
万用表、钳形表
高低温湿热试验箱
EMC测试设备(骚扰测试接收机、信号发生器、放大器、天线、浪涌发生器、EFT发生器等)
数据记录仪
绝缘电阻测试仪、耐压测试仪、接地电阻测试仪
光伏离网逆变器的测试是一个系统工程,需要从安全、功能、性能、保护、环境适应性、EMC、可靠性等多个维度进行严格验证。测试标准通常参考IEC 62109(光伏系统用电源转换设备的安全)、IEC 61683(光伏系统 逆变器效率测量程序)等国际标准以及相关的国家/地区标准。确保逆变器在各种工况下都能安全、可靠、高效地运行,是离网光伏系统稳定供电的关键。