把风的动能转变成机械能，再把机械能转化为电能，这就是风力发电的基本原理。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。风能作为一种绿色可再生能源，具有很好的开发利用价值，受到世界各国越来越多的重视。现如今风力发电技术已经成为各国研究的热点，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。

在变速恒频的风力发电系统中，并网逆变器采用PWM控制技术，该技术有诸多优点，如输出电流正弦而且谐波含量少、功率因数可调以及在输出电网电压固定的情况下直流母线电压可以调节等。在新能源并网发电中扮演着很重要的角色。

图1  接线方式和额定参数设置界面

不过风能作为一种新型能源，利用效率非常低。一般的风机风能利用效率在40%以下。这已经成为制约其发展的瓶颈，因此提高风能利用效率就显得尤为重要。其中并网逆变器就是影响风能发电效率的主要原因，这是由于并网逆变器在工作时本身也要消耗一部分电力，它的输入功率要大于输出功率。而逆变器的效率即是逆变器输出交流功率与输入直流功率之比，即输出功率比输入功率。所以若可以提高逆变器转换效率，就能够向电网提供更多的电能，这具有着非常现实的意义。

图2  交流电流探头设置界面

此次测试的对象是某著名大学风力发电实验室的风能发电拖动实验系统中的并网逆变器，其额定参数为：输出电压AC100V；额定输出功率5kW。而测试选用的仪器是某美资仪器公司新推出的高级电能质量分析仪，此仪器具有逆变器的效率测试功能，非常适合在现场检测风能及太阳能的并网逆变器的实际运行效率。

在测试前我们需要修改额定频率、电压以及交直流电流探头型号，必要时还要调整电压和电流变比。根据设备额定参数，将接线方式（Config）、额定频率（Freq）、和额定电压（Vnom）按图1显示的内容来设置，分别是3?DELTA（三相三角形）、50Hz、100V。

图3  逆变器效率测试接线图

接着进入相线电流探头设置界面将交流电流探头型号（Amp clamp）改为此次测试选择的i400s，并把输出信号范围（Range）调整为10mV/A，则Nominal range自动调整为40A。如果测试的交流电流信号为中高压CT二次侧信号，则需要修改电流变比（Ratio），修改的比值必须与CT实际变比保持一致。其他参数项的修改以选择的电流探头实际规格为准，见图2。

然后按下F4进入零线电流探头设置界面将直流电流探头型号（Amp clamp）改为i310s，并把输出信号范围（Range）调整为10mV/A，则Nominal range自动调整为30A。

图4  逆变器效率测试显示界面

最后按下F5返回主界面，并进入菜单项选择逆变器效率功能（POWER INVERTER），会出现图3显示的接线方式，严格按照图上标明的方式接线：1.分别连接A、B、C三相交流电流探头；2.连接直流电流探头信号至中性线电流通道；3.分别连接A、B两相交流电压测试线；4.将直流电压的负极连接到电压C相通道，正极连接到电压中性线通道。

连接完毕，确认无误后按下“OK”进入逆变器效率测试界面。测试界面如图4：

图中kWout是实际输出交流功率，kWin是实际输入直流功率，Eff%是逆变器的实际效率，Vout是输出交流线电压，Aout是输出交流电流，Vin是输入直流电压，Ain是输入直流电流。由于此实验系统负载运行相对较为稳定，故被测逆变器实际运行转换效率约为Eff%=45.31%。

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图5  电能质量分析仪

由于客户使用的是实验性质的系统，因此效率较差。对于真实的风能发电系统，则其逆变器效率测试具有很强的现实意义。如果针对测试结果提高逆变器效率，就可以提高发电量，增加收益。因此如风电场、光伏电站的运营商等对于逆变器转换效率都十分重视，通常会在合同中规定最低效率值，未来国家也会出具逆变器效率测试的标准。

此电能质量分析仪（图5）的逆变器效率测试功能可以广泛应用于新能源行业，如风力发电和光伏发电系统，也适用于大型UPS、各类变频电源等。