用太阳能电池阵列模拟技术测试太阳逆变器 - 应用指南
应用指南
与中国由政府和大公司出面集中建设太阳能发电站不同，欧美国家更多是在建筑物的屋顶上建立小型的太阳能发电设施。 他们就会用到很多的微型太阳能逆变器， 通过多个逆变器的极联，将多个太阳能板产生的电能全部输入建筑物的市电网络。虽然这套体系在中国没有大范围推广，但很多国内的公司已经开始了微型逆变器的研制和生产， 并形成了很大的出口规模。
地面太阳能逆变器设计和制造商必须确保其产品能够从所连接的模块上获取和提供最大功率。能从太阳能模块获取的功率与光照和温度密切相关。所能实现的最大功率随工作条件而变化，它被称为最大功率点 (MPP)。对于逆变器的设计、开发和认证，关键是要测试 MPP 阵列。为了获得逆变器测试的太阳能电池模块全范围的 MPP 和其它工作点，必须要长时间内置于可预期、可重复和宽范围的太阳光照条件下， 并控制其温度。但这样的测试环境对于太阳能电池模块的测试是不实际的。Keysight E4360 太阳能电池阵列模拟器能模拟可控的、一致性的、稳定的和宽范围的太阳能电池板性能。
问题
精确、可控、可重复和宽范围的太阳能逆变器的性能测试并不是件容易的工作，如果不具备足够的条件， 要完成这项工作的可能性几乎为零。
- 通常，一个逆变器性能的测试包括了以下几个部分 :
- 开发和验证逆变器峰值功率跟踪电路和算法的性能
- 测量和验证逆变器的效率
- 验证逆变器在高和低输入电压极端条件下产生电网电平输出的能力
- 性能认证测试 : 确认不同环境条件下的性能
- 性能加速寿命测试，用仅仅几周时间推算到工作数年后的结果
- 针对相关标准的认证测试
解决方案
利用 Keysight E4360 模块化太阳能电池阵列模拟器，在测试逆变器时，就能控制和一致地复现稳定和宽范围的 I-V 曲线。E4360 的三种曲线生成方法为您提供选择的灵活性:
- 太阳能电池阵列仿真模式
- 列表模式
- 内置偏置特性
这篇应用指南介绍所有这三种方法。您可选择不同的 I/V 曲线分辨率，并利用列表功能自动切换 I/V 曲线，以仿真太阳光照的变化。 在这个过程中，无需对仪器进行编程操作。
太阳能电池阵列仿真 (SAS) 模式
当您用 E4360A 提供模块的开路电压 (Voc)，短路电流 (Isc)，以及最大功率点的电压和电流 (Vmp，Imp) 时，仿真器的内部固件算法按图 1 所示的指数太阳能电池模型公式，用 4096 点或 256 点对电流和电压数据建立 I-V 曲线。
您可用 E4360A 提供的高达 4000 对电流和电压数据点为所要模拟的曲线精确建模。当模拟器的内部算法未能提供与所需模拟模块的足够相关性，或 I-V 曲线甚为复杂时，这种方法是非常有用的。例如多块太阳能电池模块的并联有可能产生多最大峰值功率点。 在这种情况下， 仅采用内部算法是不能复现的。图 2 中的复杂曲线代表通过二极管隔离的并联模块，其中有部分模块处于阴影中。
您可在列表模式中输入 3 至 4000 对电流和电压 (I-V) 数据点。不管您输入多少对数据点，E4360 都将根据您选择的分辨率，通过线性内插产生 256 或4096 对数据点的列表。每一 I-V 数据点都必须包括电流值和电压值。请参看表1。最大模拟电流分辨率由您选择的太阳能电池阵列模拟器模块型号的额定满度值确定。如果您不提供开路电压 (Voc) 值和短路电流值 (Isc)，E4360 将通过给定数据内插产生 Voc 和 Isc。
E4360 能够接受等效于短路电流的最大功率点电流 (Imp)。最大功率点电压 (Vmp)必须小于开路电压 (Voc)。曲线必须是单调下降的，也必须落在 Isc 至 Voc 连线的上面，所得到曲线每一点的斜率 ( 用 ΔV/ΔI 表示 ) 必须符合最小值的要求。见图 3。E4360 检查整条曲线的单调性，以及在 Voc 终止时的斜率。
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