标签: 光伏、逆变器、太阳能电源

2.3 列表（ Table ）模式         太阳能电池阵列仿真（ SAS ）模式可以输出标准的 I-V 曲线，但并不是所有情况下电池板或电池模组输出的都是标准的 I-V 曲线。譬如，当电池模组局部被遮挡时，就会出现复杂的如下图所示 I-V 曲线。                   您可用 N8957APV 提供的高达 1024 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。在这种情况下，仅采用内部 SAS 算法是不能复现 的。               N8957APV 提供免费的 SAS Curve Generator 软件，可以非常方便的编辑列表模式下 的 I-V 曲线，并实现 I-V 曲线的保存和调用！   2.4 I-V 曲线的偏置（ Scale ）                   对太阳能电池或模组而言，在不同强度的光照或温度条件下，其输出 I-V 曲线的形   状基本不变， I-V 曲线进行上下或左右的移动就形成新的曲线，如下图所示 :         N8957APV 产生的 I-V 曲线的电流和电压列表 可以调整，但不能改变其基本形状。如果在改变工作条件时，被模拟模块产生的 I-V 曲线能够保持基本形状，那么这 一基本形状就可作为模板使用。偏置值施加到您原先通过内插所产生内部表格的原始 I-V 数据组上。可通过编程加减电压、电流偏置，从而有效地模拟变化的光照和温度条件，而不需要另外送入曲线数据。           N8957APV 面板以及 SAS Curve Generator 软件均可以设置 I-V 曲线的偏移，且软件支持 I-V 曲线在指定的时间内连续变化。譬如从 100% 经过 10 分钟变到 10% ，或者从  1 0% 经过 10 分钟变到 100% 等。   三、光伏逆变器指标性能测试   3.1 逆变器峰值功率跟踪电路和算法的开发和性能验证         如果您的目标是开发能在任何可能环境条件下尽可能多地提取太阳能模块功率的   逆变器，通常都会采用最大峰值功率跟踪技术。电路的设计和开发必须考虑如 图 5 所示 的峰值功率的跟踪范围和跟踪频率。峰功率跟踪范围是 I-V 曲线最大峰功率点周围的   区间，这也是逆变器峰值功率跟踪电路和算法的工作区间，跟踪频率则是工作区间内   的摆动的速率。为确保逆变器能在模块 I-V 曲线变化时始终能找到最大峰功率点，必   须有足够宽的跟踪范围和足够高的跟踪频率。为验证设计有效，要根据精确和可再现   的 I-V 曲线，通过测试来验证逆变器性能。      峰值功率跟踪光照射范围和功率跟踪范围         重要的是要理解和考虑太阳能电池阵列模拟器的性能边界。在逆变器最大峰值功   率跟踪电路和算法改变工作点时，太阳能电池阵列模拟器复现可编程 I-V 曲线的能力   是功率跟踪范围和跟踪频率的函数。较宽的功率跟踪范围和较高的跟踪频率要比较窄   范围和较低频率会有更多的仿真功率差。 为确保测量有效，您可使用如 Agilent N3300 这 样的电子负载找到编程 I-V 曲线的最大功率点，从而建立一条用于比较逆变器提取功率的基线。    这一功率差用如 下图 所示跟踪频率和功率跟踪范围最大功率点 (P mp ) 的功率百分数表示。图上在 P mp 两端区间的功率跟踪范围用峰值功率的百分数表示。在这一例子中，仿真器负载是正弦扫 描，它从 P mp 一边的 -5% ， -10% 和 -15% 扫至 P mp 另一边的 -5% ， -10% 和 -15% 。      扫描频率和功率跟踪范围函数的功率差的百分数        3.2 测量和验证逆变器的效率         测量和验证逆变器的效率 除了从模块提取尽可能多的功率外，逆变器还必须将输   入的直流功率高效率地变换为交流功率。在逆变器输入施加固定的直流电压范围可能   提供一些有意义的结果，但不能完全了解最大峰功率跟踪 (MPPT) 电路及其与 DC-AC 变   换功能的互动。变换效率取决于 MPPT 与 DC-AC 变换电路的互动，以及电源路径中的 DC 工作电压电平。最大峰功率跟踪功能的更高频率和更宽范围提供比固定 DC 工作点 范围的更大 I-V 曲线应用范围，从而产生精确的逆变器效率数据。   3.3 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         如果您的逆变器要充分利用太阳能电池模块的输出功率优势，例如在清晨和正午   的低和高输入电压极端条件下， 始终能产生电网要求的输出电平，这就要求逆变器能 适应这些条件下的模块 I-V 曲线。太阳能电池阵列模拟器允许您渐渐地或急剧地从一   个极端条件变到另一个极端条件，从而帮助您确定变化速率和极端条件下的 I-V 曲线是   否给逆变器工作带来重大影响。如果这样的曲线或曲线变化速率给逆变器工作带来不   良结果，模拟器可帮助定位性能问题，或者反过来验证工作状况是否符合预期要求。   N8957APV 可让您在 30 ms 内改变曲线。   3.4 性能认证测试——确认在不同环境条件下的性能         认证过程通常需要在各种环境条件下验证性能是否达到技术指标要求。逆变器可   能要经受冲击、振动、运输。温度、湿度和高度等环境测试和一系列电气测试。有些   测试要在环境试验箱中进行，有些测试要在逆变器工作条件下进行。为确保逆变器能   在全部输入和环境条件下达到技术指标，通常要进行全范围的 I-V 曲线测试。如有需   要，可在测试时同步改变 I-V 曲线。 N8957APV 太阳能电池阵列模拟器具有内置的同时 电压和电流测量能力和数据记录能力，可按您的测试要求量身定制地变更 I-V 曲线， 从而使您能捕获整个测试过程的电压和电流读数。在许多情况下可从电压和电流读数   计算得到足够精确的瓦特数。 Keysight N3300 这样的电子负载可调整电网模拟器的电   压和频率，它和 Keysight N8957APV 太阳能电池阵列模拟器一起构成适用于逆变器鉴   定的完美环境测试设备。当你需要更高精度的电流、电压和功率测量时，可再增添    Keysight 数字万用表和精密功率计。   3.5 性能加速寿命测试用仅仅几周时间得到工作数年后的结果         您可用 N8957APV 执行加速寿命测试。在环境试验箱条件下测试逆变器意味着将每 天 24 小时，每年 365 天暴露在真实世界中，您还可通过改变温度和太阳辐照的变化   模拟太阳能电池模块输出的变化。还可能需要模拟改变模块输出的许多其它条件，如   局部阴、老化、尘土、污垢和风速等条件。为加快寿命测试，必须大大加快环境条件   的变化速度，同时增加模块输出，用短短几周时间得到工作数年后的结果。使用 N8957APV ，您就可以产生和同步响应逆变器环境条件变化的 I-V 曲线。     3.6 相关标准的认证测试         参与各种政府和私人团体赞助的可再生能源项目可能要求通过认证测试。例如，   加州能源委员会 (CEC) 掌握有资格参与国家资助项目的逆变器和其它类型设备的名单。   为列入资格名单，逆变器必须符合规范要求和通过一系列测试。 CEC 官方网站列有逆   变器要求及测试步骤，以及太阳能电池阵列模拟器基本要求。 N8957APV 太阳能电池阵   列模拟器提供确保有效和可重复测试结果的宽范围输出、模拟性能、稳定性和精度。       四、总结     Keysight N8957APV （光伏）阵列仿真器可帮助您开发、验证和优化逆变器最大功 率点跟踪算法的性能。对他们来说，开发与验证逆变器最大功率点跟踪（ MPPT ）算法的性能是颇具挑战性的任务。因为 MPPT 算法十分复杂，它要求工程师依据一组全面的温度和太阳辐射条件执行光线下测试，通常难度大、成本高、并且费时间。         在设计实验室中或在生产线上使用 Keysight N8957APV 光伏阵列仿真器，您可以仿真实际环境中的光伏阵列的输出特征。 N8957APV PV 阵列仿真器是自动量程调节、程控直流电源，可以快速仿真不同阵列在各种环境条件下的 I-V 曲线（温度、太阳辐射、使用年限、信元技术等），能够让您快速、全面地测试太阳能逆变器。

    一、综述     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组全范围的 MPP 和其它工作点，必须将电池模组长时间内置于可预期、可重复和宽范围的太阳光照条件下。此外，还需要测试模组输出的许多其它条件，如局部阴影、老化、尘土、污垢和风速、寿命等，对于使用太阳能电池模组进行逆变器的全面、完整的测试是不实际的。       Keysight N8957APV （光伏）阵列仿真器模拟可控的、一致性的、稳定的和宽范围的太阳能电池板特性，可帮助您开发、验证和优化逆变器的以下性能。 ·            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     二、解决方案      2.1 关于 N8957APV 光伏电源 利用 Keysight N8957APV 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。 N8957APV 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（ SAS ） ·            列表模式（ Table ） ·            内置偏置特性（ Scale ）           稍后会详细介绍这三种方法分别如何实现不同的 I/V 光伏曲线的编辑和操作。           N8957APV 除了具有太阳能模拟功能外，还具有以下独特的功能： ·            高达 1500V 输出电压 ·            自动量程输出（ 1500V ， 30A ， 15KW ） ·            主从控制（最多可支持 15 台从机） 90KW 以上 ·            免费的 SAS 编辑和控制软件 ·            标配 LXI ， USB 及 GPIB 控制接口                      上图为 N8957APV 自动量程输出示意图，从图中可以看出，         电压 范围 500V 至 1500V 区间内， N8957APV 均可输出满额 15KW 的功率。        2.2 太阳能电池阵列仿真（ SAS ）模式                    如上图所示，最简单或最常用的太阳能电池板或电池 组的输出 I-V 曲线的特性由 4 个参数即可描述。   ·            开路电压（ Voc ） - 没有电流时的电池电压 ·            短路电流（ Isc ） - 负载电阻为零时从电池流出的电流 ·            最大功率输出（ Pmax ） - 电池产生最大功率时的电压和电流点 ·            Pmax 的电压（ Vmp ） - 电池在 Pmax 的电压 ·            Pmax 的电流（ Imp ） - 电池在 Pmax 的电流          当您用 N8957APV 提供模块的开路电压 (Voc) ，短路电流 (Isc) ，以及最大点的电   压和电流 (Vmp ， Imp) 时，仿真器的内部固件算法按下面所示的指数太阳能电池模型公式，用 1024 点对电流和电压数据建立 I-V 曲线。 I-V 曲线生成公式 SAS 面板操作