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回馈电源检测

一、 相关规范和标准
本系统的制造、试验和验收可参考如下标准

GB/T 191         包装储运图示标志

GB/T 19939-2005  光伏系统并网技术要求

GB/T 20046-2006 光伏(PV)系统电网接口特性IEC 61727:2004,MOD)

GB/Z 19964-2005 光伏电站接入电力系统技术规定

GB/T 2423.1-2001 电工电子产品基本环境试验规程 试验A:低温试验方法

GB/T 2423.2-2001 电工电子产品基本环境试验规程 试验B:高温试验方法

GB/T 2423.9-2001 电工电子产品基本环境试验规程 试验Cb:设备用恒定湿热试验方法

NBT 33001-2010 电动汽车非车载传导式充电机技术条件,

NBT33008.1-2013(非车载充电机

GB 4208 外壳防护等级(IP代码)(equ IEC 60529:1998)

GB 3859.2-1993 半导体变流器 应用导则 

GB/T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波

GB/T 15543-1995 电能质量 三相电压允许不平衡度

GB1207—86       电压互感器

GB1207—87       电流互感器

GB1984—89       交流中压断路器

GB1985—89       交流中压隔离开关和接地开关

GB3906—91       3~10KV交流金属封闭开关设备

GB7261—87       继电器及继电保护装置基本试验方法

GB11032—89      交流无间隙金属氧化物避雷器

GB50150—91      电气装置安装工程电气设备按接试验标准

GB1094.1         电力变电器  第1部分  总则

GB1094.2         电力变电器  第2部分  温升

GB1094.3         电力变电器  第3部分 绝缘水平和绝缘试验

GB1094.5         电力变电器  第5部分  承受短路的能力

GB/T4942         外壳防护等级(1P代码)

GB15166.2        交流中压熔断器   限熔断器

二、 能量回馈型电子负载

2.1系统概述及特点

    在国民生产的多个领域都要用到负载测试。如通讯电源出厂试验、各种整流柜出厂试验、牵引动力试验、大功率充电电源试验、蓄电池放电试验、电机出厂试验、柴油机及汽油机出厂试验、汽车动力性能试验、电解电镀电源出厂试验等场合都需要负载测试。当前,国内外对上述产品的试验一般都采用传统的静态负载(如电阻、电阻箱、滑线变阻器等)能耗放电的办法进行。

    近几年来,随着这些产品向多样化和复杂化发展,如何科学而快速地检测其性能和指标成了一大难题。由于电阻和电阻箱等负载采用有级调节,有固定阻值或固定负载特性曲线,负载形式单一,功率小。而实际负载形式比较复杂,通常都是动态的,即负载随时间、频率在不断的变化,传统的静态负载越来越不能满足电源测试的需求。因此,国内外学者都在寻求可以替代的负载形式,产生了由电阻、电感、电容、晶体管和集成电路组成的电子负载。将电力电子技术和微机控制技术引入负载装置,不但可以实现传统静态负载的基本功能,又可以在不改动硬件情况下升级软件可实现以下多种功能。

    电子负载是指能模拟真实负载某些特性的电子设备,它不仅可模拟不同数值的电阻、电感、电容及它们的组合,而且可模拟非线性负载的某些特性。电子负载具有调节方便、通用性强、精度高、稳定性好等优点,是电源试验测试用负载的发展方向。电子负载作为电源测试的重要手段,随着电源测试集成化、一体化的发展趋势,其重要性越发明显。

能量回馈型电子负载既能模拟各种负载特性,又能将电能无污染的回馈电网,是当前电子负载发展的必然趋势。与普通电阻负载相比,它的工作方式是利用电力电子变换技术在完成测试功率实验的前提下,将被测电源的输出能量循环再生利用,既节约了能源又不产生大量的热量,避免了试验场所环境温度升高的问题。该电子负载未将试验功率转变为热能,因此不必使用体积庞大的电阻箱及冷却设备,节约了安装空间。由于采用的是能量回馈的方式,因此试验场所不必配备较大的电源容量,降低了供电容量的成本。

 能量回馈式电子负载由直流能量、能量回馈单元、计量装置及配电系统组成。系统直流电力通过能量回馈单元将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流,一部分给当地负荷供电,剩余电力馈入电网,可见能量回馈单元为新能源发电系统中及能量回收利用系统中的关键设备。

2.2传统测试老化方式的弊端:

方 式

优点

缺点

采用电阻或类似的假负载放电方式。

直接将电能转化为热能 加以消耗,简单、廉价。

由于大量的热量消耗,造成环境温升,影响安全(火灾隐患和人身安全)和降低了周围设备的绝缘,缩短了周围设备的使用寿命;
·在放电过程中,随着蓄电池端电压的变化及电阻值随温度的变化,放电电流不能保持恒定,对蓄电池的测量结果造成较大的偏差;
·造成了能量的巨大浪费;
·维护人员的劳动强度大,不适合电站的完全无人值守

采用晶闸管有源逆变放电方式。

将蓄电池的能量回馈给电网。

回馈给电网的电流波形为方波,造成对公 用电网的谐波污染; 
·效率低、设备发热量大、易出现换相失败。

采用向另外一组蓄电池充电的方式。

能利用部分电能,防止 电能的直接消耗浪费。

现场往往很难有相同电压等级的蓄电池适合被充电

2.3、原理

能量回馈型电子负载首先通过直流变换,再通过三相桥式变换器,将系统输出直流电压变换为高频的三相斩波电压,并通过LC 滤波变成正弦波电压经过隔离变压器后并入电网发电。可根据不同需求,设定电子负载容量,模拟现场使用情况,负载具有CV、CC、CW、CR几种工作模式。

2.4、性能特点

(1) 主电路采用美国TI公司生产的DSP芯片、德国英飞凌IGBT模块、驱动保护为日本三菱机芯,并网输出部分采用LC滤波,轻便可靠

(2) 采用SPWM脉宽调制技术,纯净正弦波输出,自动与电网同步跟踪,功率因数接近1,电流谐波含量低,对公共电网无污染,无冲击;

(3) 直流电压欠压值可设定可保存、输出功率可设定可保存,多种运行模式可选,满足客户各种现场运行;

(4) 逆变并网电流闭环控制,可控可调;

(5) 输入直流电压范围宽,适应不同场合需求;

(6) 频率扰动检出技术,实现反孤岛控制;

(7) 具有全方位的电源保护方案和完善的自我检测和保护功能。在出现系统故障时将停止并网逆变;

(8) 电路结构紧凑最大效率>90%

(9) 可选RS485通讯,上位机监控,实现远程数据采集和监视。

2.5、技术参数

型号

BNHK

-10KS

BNHK

-20KS

BNHK

-30KS

BNHK

-50KS

BNHK

-100KS

BNHK

-250KS

BNHK

-500KS

BNHK

-1000KS

隔离方式

工频变压器隔离

最大直流输入功率

11KWp

22KWp

33KWp

55KWp

110KWp

275KWp

110KWp

1100KWp

最大直流输入直流电压

800Vdc

直流电压范围

48Vdc-800Vdc(可定制)

额定交流输出功率

10KW

20KW

30KW

50KW

100KW

250KW

500KW

1000KW

最大交流输出功率

11KWp

2211KWp

33KWp

55KWp

110KWp

275KWp

110KWp

110KWp

电流谐波THD

<3%(额定功率时)

功率因数

>0.99(额定功率时)

最大效率

94.5%

95%

95.5%

96%

96.5%

额定输出交流电压

380Vac

额定输出交流频率

50Hz

允许电网电压范围

310-450Vac

允许电网频率范围

47.5-51.5Hz

自耗电

<100W

自动投运条件

直流输入及电网满足要求,逆变器自动运行

断电后自动重启时间

1min(可调)

保护功能

极性反接、短路、孤岛、过热、过载等

通讯接口

RS485/以太网

工作温度

-20℃~+50℃

相对湿度

0~95%,不结露

海拔高度

6000米(超过2000米需降额使用)

冷却方式

强制风冷

噪音

≤65dB

防护等级

IP20(室内)

上升/下降斜率 *1

0.01-3.2A/uS 

最小上升时间*2

≈60uS 

电压回读值分辨率

10mV 

电流回读值分辨率

10mA

功率回读值分辨率

10mW

*1   上升/下降斜率:为0到最大电流时10%~90%电流的上升斜率 

*2   最小上升时间:为10%~90%电流上升时间 

三、工作模式介绍

测试模式设置及说明

(1)恒流模式(CC)  设置恒流值参数,选在恒流模式,启动机器运行于恒流模式,充电模块输出电流稳定在设定的参数值,不管输入电压是否改变,电子负载消耗一个恒定的电流。

(2)恒压模式(CV) 设置恒压值参数,选在恒压模式,启动机器运行于恒压模式,充电模块输出电压稳定在设定的参数值,电子负载将消耗足够的电流来使输入电压维持在设定的电压上。

(3) 恒功率模式(CW) 设置输出功率参数,启动机器运行于恒功率模式,充电模块输出功率稳定在设置功率。在定功率模式下,电子负载将消耗一个恒定的功率,如果输入电压升高,则输入电流将减少,功率P(=VXI)将维持在设定功率上。

(4)恒电阻模式(CR) 在定电阻模式下,电子负载将被等效为一个恒定的电阻,电子负载会随着输入电压的改变来线性改变电流。

  如下图所示,可在此参数设置界面设置运行参数、工作模式、启动停止等功能;

 

四、 系统保障性设计

1、电磁兼容设计

    主控板加电磁屏蔽外壳保护,采集线、信号线等采用屏蔽线防止电磁干扰等措施,保证设备正常运行,防止电子管开关产生的电磁干扰等影响设备正常运行;

2、降额设计

    海拔2000m以下额定功率运行,超过2000m需降额使用;额定功率运行温度:-20℃~+50℃,超过50℃需降额使用;

3、保护功能设计

    设备具有全方位的电源保护方案和完善的自我检测和保护功能。在出现系统故障时将停止运行,若故障可自恢复则自动;

五、 系统环境要求

1、环境温度   -20℃~+50℃

2、供电电源  设备取电是交流市电侧,无需外部供电

3、使用场地

    为了保证完好的性能和长期工作寿命,选择本系统的安装地点时应注意保护系统免遭下列条件的侵害:

腐蚀性气体或液体

盐雾 油雾

机械冲击、震动

高湿度

极端的冷和热(所能使用的合适环境温度范围为:-25℃~50℃)

电磁噪声(例如:电焊机、大功率设备)

放射性材料

注意:环境温度范围应在-25°C+5C.同时应避免阳光直射,否则温度较高会影响工作效率

 

六、 应用于

充电桩回馈式电子负载解决方案

目前,新能源汽车应用越来越普遍,充电桩行业发展迅速,基于对充电桩测试老化,公司推出能量回馈式电子负载,对充电桩进行测试老化,根据实际需要设置工作模式,输出功率可设定,满足不同功率容量测试老化,并把能量回馈电网循环利用,达到节能目的。

1、通石家庄通合电子总体方案设计及系统配置

   现场需满足多台充电模块同时测试老化,若要满足每一台模块的测试老化时间、运行状况各不相同等要求,则需要配置多台40KW能量回馈型电子负载,每台回馈电子负载可同时老化4台充电模块。

本系统设计为多台40KW能量回馈型电子负载并联运行组成测试老化系统,系统如下所示:

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