为了让太阳能电池板或阵列发电量最大化,在给定的条件下独立逆变器和电网连接逆变器采用一种复杂方法寻找最大功率点,或称为MPP。通过接在太阳能组件或阵列的负载上下波动不断变化找到I-V曲线上的最大功率点,然后逆变器将太阳能组件产生的直流电转换为交流电,交流电要么本地消纳要么并入电网。
确定逆变器如何完成这个任务是非常重要的。一个可行性项目依靠于逆变器的效率要像制造商或者经销商他们所说的那么高效。逆变器百分之几的效率差距就会使一个项目不划算,更糟糕的可能会导致诉讼。
有效地测试光伏逆变器的效率,需要一个既可以精确地模拟太阳能电池板或阵列的输出,又可以提供输出功率所需特定应用程序的太阳能电池阵列模拟器。 使用实际的太阳能电池板或阵列是不实际的,因为控制其输出到一定的程度需要仿真所有条件是不可能的。
现代化模拟器是最大挑战
为了模拟太阳能电池板或阵列,逆变器设计者和制造商使用的现代化的、可供数控电源的、 再加上复杂的控制软件,这些系统可以模拟高达1兆瓦的太阳能电池板阵列。
精确模拟测试逆变器的太阳能电池阵列可以说是一个相当大的挑战。 正如前面提到的,逆变器不断改变它们的输出阻抗跟踪最大功率点。 模拟器必须对太阳能电池阵列的负载变化做出响应。模拟器不仅要保持功率输出还必须跟踪太阳能电池板或阵列的仿真I-V曲线。
使问题复杂化,许多太阳能逆变器会在连接光伏阵列的直流输入端产生交流纹波。对于单相逆变器纹波频率是线路频率(美国为120Hz)的两倍。 通常你会希望有一个电源抑制这个纹波,但对太阳能电池阵列模拟器电源而言千万不能抑制它。
越来越多的逆变器(以及几乎所有的微型逆变器)能否准确测量纹波电压和电流的振幅和相位决定了太阳能阵列MPP的跟踪速度。 与传统的抖动技术(也称为perturbate-and-observe)相比这种方法可以使逆变器以更高的速度确定最大功率点。在阴天辐照度不断变化的条件下以更高的整体效率更快的跟踪MPP结果。一旦终端用户对太阳能装置的整体效率非常敏感,所有太阳能逆变器可能将很快使用这种方法。
现代化太阳能电池阵列模拟器的另一个要求是灵活性。 市场上有许多不同类型的太阳能电池板和太阳能电池阵列,每个都具有其自身的特点。 现代太阳能电池阵列模拟器必须是可编程的以满足让他们来决定怎样的逆变器设计可以与这些不同类型的太阳能电池阵列工作。
最后,太阳能电池阵列模拟器需要测量和记录逆变器的交流输出并且矫正直流电源输入数据。关闭测试循环并允许你确定如何才是高效逆变器设计。
保持在曲线上
为了进行准确的测试,一个太阳能电池阵列模拟器的必须严格遵守太阳能阵列或太阳能电池板的输出I-V曲线。也就是说在逆变器测试时它必须像太阳能电池阵列在负载条件下不断变化的响应一样。为了评估模拟器怎样可以更好的做到这一点,你需要考虑三个参数:输出噪声电流,输出电压和电流之间的相位误差和MPP跟踪的精准度。
过度的输出噪声电流影响很大,如果逆变器无法跟踪到最大功率点将导致测试问题。