光伏变流器高压自动测试研究

一、前言

光伏变流器测试系统主要由供电部分与输出部分组成, 供电部分采用调压整流电路输出一个可调的直流电压, 然后通过被试光伏变流器输出三相交流电压再经变压器降压后回馈到10k V电网。此测试系统的给电、升压、降压、断电以及数据采集和记录都需要人工完成, 繁琐、易出错且效率低下, 本文从以上几点出发, 以光伏变流器为实例, 研制出了一套完整的高压自动测试系统。

二、自动测试系统资源配置概述

控制系统主要由工控机、PLC S7-314、扩展I/O、接口模块、中间继电器、日置3390、PCI-6259等组成。工控机作为控制系统的上位机, 提供人机界面, PLC S7-314安装在测试台内, 是设备的控制命令的发出源及设备状态信息的接收源。

三输入输出回路控制方案

3.1 PLC控制部分

通过PROFIBUS协议建立主-从控制系统, 分别控制相应屏柜实现接触器分合、断路器分合等功能。使用RS232串口线连接PLC与工控机, 通过梯形图编程实现控制。

3.2 Lab VIEW控制

Lab VIEW编程控制分为两部分。第一部分, 利用Serial Write and Read子VI, 编程实现工控机与开关屏柜微机的通讯。在控制调压器执行升压操作的同时, 通过数据采集回路采集输入电压值, 并与从光伏变流器CPU中读出的输入电压值进行比较, 以确保升压操作正常执行。第二部分, 运用simatic.net软件通过opc协议配置通讯地址, 运用NI公司的Data Socket技术, 在Lab VIEW属性中设置数据绑定路径, 即可实现读写操作。

四数据采集及逻辑判断部分方案

4.1数据采集部分

测试系统具备13路数据采集功能 (具备并行采集能力) , 采用NI数据采集卡PCI-6254。以采集来自被试品和测试台的数据, 传感器采集, 通过信号调理电路转换成电压信号后送至PCI数据采集卡 (PCI-6254) , 通过Lab VIEW编程还原相应的放大倍数后显示到上位机上。

运用日置3390功率分析仪, 通过TCP/IP协议, 与上位机建立通讯, 然后通过Lab VIEW编程, 实现电压、电流、功率因素、效率等电气参数的测量与读取。

4.2逻辑判断部分

使用Lab VIEW编程与变流器CPU板建立通讯, 通过modbus协议03H、06H、10H功能码实现数字量、模拟量读写操作。然后通过Lab VIEW编程实现比较、延时、判断等逻辑。

五实时监测方案

通过Lab VIEW编程实现, 程序循环运行, 以十秒为间隔采集输出电压基波有效值、基波频率、电流总谐波含量以及电压总谐波含量, 一旦监控的参数偏离范围, 且连续三个采样周期结果一致, 则终止循环, 并弹出提示窗。

六自动测试系统整体Test Stand测试序列

将编制的VI运用Test Stand配置成测试序列, 即可实现自动测试, 测试序列内可单独配置测试参数。测试序列中所有子步骤均可单独运行, 方便序列的调试以及后续的二次开发。同时自动测试序列将设置三级权限, 即操作员、程序维护员、程序开发员, 操作员无法随意修改底层。

七总结与展望

此自动测试系统比起手动测试不管在操作、效率和可靠性上面都有了很大的提升, 其主要优点有:

1) 一键式操作, 最大化释放劳动力的同时可减少出错概率;

2) 比起手动测试, 效率可提高30%以上;

3) 测试数值的自动读取、比较, 可避免操作人员的随意性;

4) 测试报告的自动输出和保存;

5) 安全方面:比起手动测试, 自动测试在出现过压/过流等故障时, 可以第一时间保护被试品和设备不受损伤, 更可将放电操作集成在测试程序中, 以防止人员漏放电带来的安全隐患。

自动测试技术已经成为发展的趋势, 此次以光伏变流器为例研制的自动测试系统具有很好的移植性, 相信通过未来几年的努力, 高压自动测试技术一定会在我司产品上得到推广和普及。

摘要：变流器在整个工业行业的应用日益广泛, 其性能与质量对整个系统有着深远影响, 目前行业内大多数采用手动测试以检验变流器是否能正常运行, 测试系统的给电、升压、降压、断电以及数据采集和记录都需要人工完成, 繁琐且易出错。本文在PLC和Modbus通讯协议的基础上, 运用Labview和Test Stand编程软件开发了一套完整的自动测试系统, 使变流模块的测试达到一键式操作, 全自动化测试的同时可保证不出错, 且很大程度上提高了测试效率。

关键词：高压自动测试,PLC,LabVIEW,Test Stand