在新能源产业快速推进的背景下,光伏逆变器、储能变流器、车载并网设备等产品在接入公用电网前,需要完成大量电网工况模拟验证,传统测试方案往往需要搭配独立交流电源、电子负载、RLC负载以及功率分析仪器共同搭建测试回路,设备数量多,接线流程繁琐,整套系统调试周期较长,设备之间的时序同步也容易引入额外误差,给研发验证与出厂检测工作带来不少困扰。科威尔电网模拟器依托碳化硅技术架构,打造源载一体化的测试平台,把多种测试仪器功能集成在单台设备内部,面向光伏、储能、新能源汽车等行业,提供完整的电网仿真测试解决方案。
该设备打破传统电源与负载相互独立的设备边界,一台设备可实现多种设备角色切换,既可以作为大功率交流电源开展输出测试,也能够完成电网模拟、四象限功率放大工作,同时还可以充当回馈式交直流电子负载。操作人员通过仪器面板即可完成工作模式切换,不需要对外部接线进行改动,减少测试工位仪器堆叠的情况,也降低多台设备联调带来的时序不一致风险。设备采用模块化紧凑结构设计,支持主从并联扩展,面对不同功率等级的被测样机,可通过多机并联的方式适配大功率测试需求,满足从小功率样机研发到大功率系统验证不同阶段的测试需要。
四象限运行能力是该设备适配并网类产品测试的核心特性。普通两象限电源设备仅支持单向能量流动,当被测并网设备向模拟电网侧反向输出电能时,容易触发设备保护停机,造成测试中断。科威尔电网模拟器支持全部四个象限运行状态,能够适配双向能量流动场景,不管是被测设备吸收电能,还是向外回馈电能,设备都可以完成对应工况仿真,这一特性十分适合光伏逆变器频率扰动、电压瞬态变化、防孤岛等典型并网项目测试。同时设备具备能量回馈机制,测试过程中被测物产生的电能不会以热能形式耗散,而是回收送回厂内电网,长时间测试工况下,可以降低实验室散热压力,同时减少电能消耗,实现测试过程的节能化运行。

针对并网产品认证中不可少的防孤岛效应测试,设备内置专属孤岛测试模式。在过去的测试方案中,测试人员需要外接RLC负载组件,通过手动调整电阻电感电容硬件参数,搭建等效负载回路,硬件拆装、参数调试会占用大量实验时间,还需要搭配外部功率仪器记录状态数据。借助设备内置功能,操作人员可以直接配置RLC相关参数,也可以设定有功功率、无功功率数值,以此模拟纯阻性以及非线性电网负载工况,复现三相负载平衡或者不平衡条件,采集被测设备孤岛保护响应时间,不再需要额外外接RLC负载组件,简化整体测试回路,减少配套仪器采购成本,让孤岛保护的验证工作在单台设备上完成。
设备集成数字信号处理器采集系统,整合数字示波器、功率表、数字万用表的量测分析能力,可同时展示多条波形曲线,电压、电流量测可以维持较高精度,依托丰富触发设置,同步捕获被测设备电压波形,完成数据采集与波形复现工作。工作人员可将现场采集得到的电网异常波形数据导入设备,复现现场出现过的电网扰动,还可以对导入波形设置重复次数、偏移等参数,完成故障工况的重复复现测试。在低电压穿越测试场景中,设备能够编辑对应的测试条件,依托较快响应速度完成电压跌落、恢复全过程仿真,配合LIST序列功能,编辑模拟瞬间断电、电压突波、电压缓升缓降等各类电网扰动,复现电网故障扰动的各类实际工况。
谐波仿真与分析能力同样被集成在设备当中,可以完成多次数谐波、间谐波波形合成,内置多项电磁兼容法规对应的波形库,满足谐波相关的合规测试。设备支持CSV格式文件导入自定义波形,配合NORMAL、LIST、SWEEP多种工作模式,各类模式下均可叠加电压骤升骤降功能。相位角度支持连续可调,支持单相、三相、反相多种输出方式,反相模式下电压可做扩展。硬件接口配置丰富,配备USB、CAN、LAN、数字IO,还可以选配其他通讯接口,适配自动化测试系统集成的需求,多重保护机制保障长时间连续试验的运行安全。彩色触控交互界面简化参数设置流程,研发工程师、产线测试人员都可以快速完成测试程序搭建,单机还支持多通道测试,可同时对多个被测样品开展验证,提升整体测试效率。
在实际实验室工作场景,设备可以覆盖样机研发阶段的工况摸底、型式试验阶段的合规验证、产线出厂检测等不同环节,从基础的稳态电网模拟,到复杂故障复现、硬件在环功率仿真,一套硬件平台可以应对多样化测试任务,减少实验室仪器采购数量,压缩测试系统搭建调试时间,帮助工程师完成并网类电力电子设备的全维度性能验证。