電源哪部分比較重要？

    許多太陽能逆變器會在其連接至光伏陣列的直流輸入端處產生交流紋波。對于單相逆變器，該紋波頻率是線路頻率的兩倍（美國型號為120Hz）。由于這種紋波是模擬器電源調節環路的一個功能，它們不能進行抑制。越來越多的逆變器（幾乎所有微型逆變器）都通過精確測量紋波電壓和電流的幅值和相位來確定太陽能陣列的MPP點。這種方案確定MPP點的速度遠超過傳統抖動技術（又稱為擾動觀察法）。追蹤MPP的速度越快，在輻照度不斷變化的陰天條件下綜合效率就越高。鑒于用戶對太陽能設施的綜合效率極其敏感，這種方案有望很快在所有太陽能逆變器上得到普及。

    為滿足這種要求，光伏模擬器必須能夠還原太陽能電池陣列在紋波頻率下的電壓/電流特性。大部分的標準開關電源在其輸出電路中采用超大輸出電容器及電感器，無法提供所需的性能—不受I/V曲線控制器的響應速度影響。

    Elgar系列光伏模擬器基于標準型號的高速版本，對輸出電容器及其它限速組件進行了調節。這使得模擬器速度得到了10倍甚至更高的改善。通過將光伏控制器硬件及固件內置的專屬特性與我們的高速電源相結合，該系列可以滿足性能要求。這項技術在微型逆變器上經過廣泛論證后即將用于測試新一代逆變器。

    采用DSP信號處理技術的優勢

    我們的技術避免采用速度快，但笨重低效的線性放大器，而是通過高速開關電源和的DSP技術來實現性能指標。在某些條件下，取決于MPPT原理，傳統采用IGBT技術的直流電源無法滿足MPPT響應速度的要求。我們的電源采用功率MOSFET，其開關速度一般比的IGBT快10倍以上。開關頻率越高，輸出電容器和電感器越小—這是高速電源設計成功的關鍵。

    產品概述

    Elgar TerraSAS系統提供了一種易于編程的光伏陣列特性模擬手段，可為并網逆變器和直流充電控制器的峰值功率跟蹤 (MPPT) 特性測試打造交鑰匙方案。它幾乎能模擬任何填充因子或太陽能電池材料，使用戶使用一個電源就能驗證MPPT算法。本地控制器通過運行一個應用程序并采用RS422直接與光伏模擬器進行通訊來實現硬件控制，同時起到一個專用IV曲線生成處理器的作用。它也運行本地圖形用戶界面 (GUI) 程序以向TerraSAS系統提供所有用戶控件。該應用程序內置用于遠程通訊和控制的以太網 (LAN) 分析器。所有功能既可以通過控制器進行本地操作，也可以進行遠程操作。

    功能說明

    如圖所示，TerraSAS系統由可編程直流電源、機架式控制器、鍵盤、帶控制軟件和圖形用戶界面的液晶顯示屏、輸出隔離和極性反轉繼電器以及控制電源的光伏模擬處理器所組成。利用如此組合的硬件，TerraSAS可以模擬太陽能裝置所碰到的測試規程或復雜事件。電源按1-15KW遞增，可模擬1MW的光伏陣列。

    如下圖所示，通過附帶軟件，用戶無需具備有關太陽能陣列參數的深厚知識就可以對光伏面板進行建模。模擬所需的參數是開環電壓、短路電流以及峰值功率參數Vmpp和Impp。通過更改這些參數，VI曲線的形狀會自動適應0.5到1之間的任意填充因子。一旦生成了IV曲線，用戶便可邊測試邊修改輻射度或溫度變化，從而在逼真的云層陰影遮蔽和面板溫度條件下對并網逆變器的行為進行測試。長期氣候模擬功能可以用來確定給定情況下所傳遞的能量。逼真的陰影遮蔽和溫度變化模擬有助于優化逆變器在實際MPP搜索模式下的性能。

    光伏模擬軟件可以定義25 °C及1000W/m2下的Voc、Isc、Vmpp和Impp等關鍵參數，然后根據標準太陽能電池模型來計算生成的VI曲線。

    除了模擬理想的IV曲線外，光伏模擬器還能模擬具有不同輸出特性的太陽能面板并聯時所造成的不規則特性（如下面兩圖所示）。在設置不同的輻照度或溫度值后，模擬器將會生成“多峰”IV特性曲線。通過在表格中更改輻照度和溫度變化，用戶就可以循環對24小時一天的壓縮時間曲線進行動態模擬，以模擬更長時間段的晝夜情況。

    顯示輻照度和溫度隨時間而變化的動態模擬

    控制顯示

    上圖所示為圖形用戶界面(GUI)軟件。一輸入參數，它就能顯示已輸入的IV曲線集合，然后將實測數據覆蓋在屏幕上，這樣可以實時查看運行點。顯示時間可設置為數分鐘到數天，以便進行長期測試。

    可編程參數

      • 輻照度

      • 溫度值

      • 電壓等級

      • 電流等級

      • 溫度系數

    設定時間內的電壓、溫度或輻照度斜坡

    電壓、電流、輻照度及溫度設置的回讀

    曲線公式

    模擬器的太陽能光伏發電曲線從下面所示的公式計算得到。

    Io是Vo的函數：

      Io=Isc (1-C1 (exp (V/(C2 x Voc))-1))

      C1=(1-(Imp/Isc)) (exp(-Vmp/(C2 x Voc)))

      C2=((Vmp/Voc)-1)/(ln(1-Imp/Isc))

    其中模擬陣列的參考輻照度為1000W/m2，參考陣列溫度為25°C

    所模擬光伏陣列通過陣列填充因子、功率點電壓、功率點功率來描述。所生成的曲線基于Sandia Labs簡化版光伏陣列模型，它定義了這些值和如下表所示的其它參數之間的關系。

    其中：

    其中：

      ß 陣列溫度系數，%/°C

      T= 電池溫度，°C

      V= 電壓，V

      I= 電流， A

      FF= 填充因子 

    下標：

      Ref = 參考值（即參考或額定條件）

      MP = 功率

      OC = 開路

      SC= 短路

    直流輸出連接

    輸出連接將采用防觸碰壓接型連接器或適當電流容量的端子排，安裝在后走線I/O面板上。

    “Multiple Hump” IV Curve

    “多峰”IV曲線

    TerraSAS可以利用從Solar Advisor Model (SAM) 數據庫采集的數據對由兩個或多個子系統組成的系統進行建模，例如包含3個不同方位的陣列的一個光伏系統，從而可以創建如下圖所示的“多峰”曲線。

    安全性

    該系統包括關機功能，它通過斷開聯鎖觸點來禁止輸出。在聯鎖觸點斷開時，光伏模擬器機箱將會調低直流輸出，斷開輸出繼電器，并提供完整的電隔離。

    模擬器的優勢在于無需依賴真正的陣列就能測試逆變器，并模擬真實陣列不容易進行的光伏行為。