高效微型太陽能逆變器測試方法

盡管使用四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就可以擬合出一條標(biāo)準(zhǔn)的I-V曲線。但在某些測試條件下，我們會發(fā)現(xiàn)太陽能電池板輸出的I-V曲線并不是理想的單調(diào)曲線。由于電池板表面存在遮擋物，或是某些電池單元可能會損壞，這些都會造成輸出特性曲線發(fā)生畸變，曲線上將會出現(xiàn)多個(gè)隆起。對這種情況進(jìn)行仿真需要使用列表法，將I-V曲線離散成若干組電壓-電流點(diǎn)，將它們手動輸入到方陣模擬器中。為得到較好的仿真精度，描述曲線的點(diǎn)越多越好，通常需要幾百甚至上千組電壓-電流點(diǎn)，才能得到較為理想的仿真效果。

在實(shí)際工作環(huán)境下，由于光線照度和入射角時(shí)刻發(fā)生著變化，另外還有來自于云層遮擋的影響，太陽能電池板的輸出I-V曲線也將不斷發(fā)生變化。為了測試動態(tài)條件下太陽能逆變器的工作效果，需要事先保存多條I-V曲線，通過連續(xù)地對這些曲線進(jìn)行切換來實(shí)現(xiàn)動態(tài)光照變化的仿真。為取得良好的仿真效果，需要太陽能方陣模擬器具有足夠深度的存儲空間來存儲幾百條I-V曲線，并能及時(shí)快速地在曲線之間進(jìn)行切換，來模擬連續(xù)變化的工作環(huán)境。此外，通過對已有曲線增加不同的電壓或電流偏置，也可達(dá)到動態(tài)改變I-V曲線的目的。

如果目標(biāo)是為了驗(yàn)證峰值功率追蹤電路的性能，開發(fā)出能在不同環(huán)境條件下始終工作在I-V曲線最大功率點(diǎn)上的太陽能逆變器，在電路的設(shè)計(jì)和開發(fā)中就必須考慮峰值功率跟蹤范圍和跟蹤頻率。峰值功率跟蹤范圍是I-V曲線最大峰值功率點(diǎn)附近的一段區(qū)間，這也是逆變器峰值功率跟蹤電路算法的工作區(qū)間，跟蹤頻率則是工作區(qū)間內(nèi)曲線的擺動速率，如圖2所示。為確保逆變器在模塊I-V曲線變化時(shí)始終能夠找到最大峰值功率點(diǎn)，它必須具有足夠?qū)挼母櫡秶妥銐蚋叩母欘l率。為驗(yàn)證設(shè)計(jì)的有效性，需要根據(jù)精確復(fù)現(xiàn)太陽能電池板的I-V曲線來驗(yàn)證在不同曲線下逆變器能否穩(wěn)定地工作在峰值功率點(diǎn)附近。

高效率的逆變器，除了能夠盡可能多地從太陽能電池板中獲取電能外，還能夠?qū)⑤斎氲闹绷麟娔鼙M可能多地轉(zhuǎn)換為交流電能。在逆變器輸入端加上固定的直流電壓來研究其效率雖然能夠提供一些有意義的信息，但這并不能使設(shè)計(jì)人員完全了解到最大峰值功率跟蹤(MPPT)電路與DC-AC逆變器的配合效果。使用太陽能方陣模擬器對逆變器效率進(jìn)行測試將比使用普通直流電源對其進(jìn)行測試更為精確可靠。

安捷倫推出的E4360A模塊化太陽能仿真模擬器，是一款非常高效的微型太陽能逆變器測試工具。它提供了三種I-V曲線生成方式，可以靈活的產(chǎn)生出所需要的各種I-V曲線，并可以儲存多達(dá)512條曲線，以及動態(tài)地模擬環(huán)境變化對太陽能電池板輸出的影響，從而測定逆變器的性能。用戶可用E4360A執(zhí)行加速壽命測試：為加快壽命測試，必須大大加快環(huán)境條件的變化速度，同時(shí)增加模塊輸出，這樣僅用短短幾周時(shí)間便可得到工作數(shù)年后的結(jié)果。利用E4360A，用戶通過生成模擬環(huán)境條件變化的I-V曲線，在很短的時(shí)間內(nèi)對一天中溫度和太陽輻射的變化對太陽能電池板輸出的影響進(jìn)行重復(fù)仿真，便可達(dá)到加速測試的目的。