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双向直流电源离网储能测试如何开展(孤网运行/负载突变测试)

发布时间: 作者: 系统软件工程师 分类:电源技术知识库

一、双向直流电源在离网储能测试中的位置

离网储能系统由储能变流器、电池组、本地负载和能量管理系统组成。测试阶段,电池组往往还没有定型,或者可用容量有限,用双向直流电源替代电池组,可以模拟不一样的荷电状态下的电压平台与充放电电流。双向直流电源既能向变流器直流侧送出功率,模拟电池放电,也能吸收变流器回馈的功率,模拟电池充电,能量在直流侧与交流侧之间往复流动。孤网运行与负载突变两类测试都建立在这套回路之上,前者看稳态带载能力,后者看动态响应能力。

二、孤网运行测试的回路搭建

孤网运行也叫孤岛运行,储能变流器交流侧不接电网,只带本地负载。搭建时把双向直流电源的直流输出接到变流器直流母线,电压设定在电池组标称电压附近,电流限值按变流器额定功率折算。交流侧接阻性、感性或者可调负载柜,负载容量覆盖变流器额定容量的百分之二十五到百分之一百二十。变流器工作在电压源模式,输出三相电压与频率由自身给定,双向直流电源工作在电压源或者电流源模式,取决于测试目的。交流侧与直流侧的测量点要分开布置,避免录波通道互相干扰。

三、孤网运行阶段要记录的量

测试项目 设定条件 记录参数
空载建压 交流侧断开负载,变流器启动 输出电压、频率、直流母线电压、建压时间
额定带载 负载为额定容量,连续运行 三相电压不平衡度、频率偏差、直流电流、整机效率
过载运行 负载为额定容量百分之一百一十,运行十分钟 温升、保护动作点、输出电压波动
轻载运行 负载为额定容量百分之十 电压谐波、空载损耗、直流侧纹波
长时间稳态 负载为额定容量百分之五十,运行两小时 电压漂移、频率漂移、设备表面温度

四、负载突变测试如何投切负载

负载突变测试分为突加与突卸两种。突加负载时,负载柜从某一功率点直接跳到目标功率,观察变流器输出电压跌落幅度与恢复时间。突卸负载时,负载从目标功率直接切到零或者较低功率,观察电压抬升幅度与稳定时间。负载投切用接触器或者固态开关完成,投切时刻要同步记录,方便与录波数据对齐。阶跃幅度通常取额定容量的百分之二十五、百分之五十、百分之七十五、百分之一百几档,连续阶跃用于观察多次扰动之后的累积偏差。三相负载柜还能做单相投切,用于查看不平衡负载下的电压偏移。

五、负载突变测试参数对照

突变类型 突变幅度 关注指标
突加负载 百分之二十五到百分之五十 电压跌落、恢复时间、直流电流上升率
突加负载 百分之五十到百分之一百 电压跌落、限流动作、频率变化
突卸负载 百分之一百到百分之五十 电压抬升、稳定时间、直流侧回馈电流
突卸负载 百分之一百到零 电压峰值、过压保护点、母线电压回稳
单相投切 任选一相加载 三相不平衡度、零序分量
连续阶跃 多档循环投切 累积偏差、温升、保护动作次数

六、双向直流电源侧的设置要点

直流侧设定直接测试结果。电压源模式下,双向直流电源输出的直流电压决定变流器直流母线工作点,电压设得太低会让变流器进入限流,设得太高会触发过压保护。电流源模式下,电源按设定电流送出或者吸收功率,母线电压由变流器控制,这种接法更接近真实电池在恒流工况下的表现。负载突变瞬间,直流侧功率变化幅度与交流侧一致,双向直流电源的电压环带宽与电流上升斜率要跟得上,否则测到的动态数据里混入了电源自身的响应,数据可用度下降。设备直流电压范围、电流范围、功率等级按变流器铭牌参数选取。

七、现场配套与设备提供

一套完整的离网储能测试台包含双向直流电源、可调负载柜、录波仪、功率分析仪和温度采集模块。山东运电气有限公司提供双向直流电源与配套负载设备,功率等级覆盖千瓦到兆瓦,直流电压与电流范围可按变流器参数配置。设备带能量回馈功能,测试过程中吸收的电能回送到交流侧,减少发热量,适合长时间稳态与反复阶跃测试。具体配置与价格随功率等级、电压范围和功能模块变化,可查看网页上的电话沟通实际报价。设备到现场后先做空载自检,再接入变流器直流母线。

八、测试中出现的异常现象

电压跌落超过设定门槛,许多与变流器电流环限幅有关。恢复时间偏长,与负载柜投切方式或者直流侧电压环参数相关。频率在突加负载之后出现低频振荡,与下垂系数和负载特性匹配程度有关。直流母线电压在突卸时冲高,与双向直流电源的吸能能力和制动单元动作点有关。录波通道要同时接入交流电压、交流电流、直流电压、直流电流和投切信号,通道之间做时间对齐,采样率覆盖开关频率的十倍以上,波形里才能看清跌落沿与恢复沿。

九、测试报告需要的数据项

报告里保留原始录波文件、稳态录屏数据和温度曲线。稳态数据取每次工况稳定运行五分钟之后的平均值,动态数据取投切时刻前后各两秒的波形。每个工况标注直流侧电压设定值、电流限值、交流侧负载功率、环境温度。同一台变流器在不一样的直流电压点下的数据分开列出,方便后续对比。测试记录表与设备编号、软件版本、测试日期一并归档。

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