基础知识库> 精确的太阳能光伏模拟产生更好的测试结果

精确的太阳能光伏模拟产生更好的测试结果

发 布:2014-8-20 15:36:28查 看:1893

   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。

   噪声电平的不可操作性是逆变器本身的一个功能。任何光伏模拟器的噪声来源主要是其内部的电源开关噪声及其谐波。 自从逆变器和光伏模拟器有了控制回路他们之间可以相互互动。从逆变器设计的角度来看,逆变器的设计工程师正试图设计一个符合成本效益,高性能变频器。但实际的太阳能电池板不会产生任何噪音,工程师是不太可能增加过滤和相关成本。 噪音等级是非常关键的,70毫安与700毫安的当然是一个量级,这些对逆变器而言是至关重要的。然而,我们已经看到了逆变器设计降低电路成本较的趋势。虽然这没有使逆变器的性能可靠性降低,但它可能使用光伏模拟器进行性能测试成为一个挑战,因为它不够精致。

   在现实世界中,即使当逆变器非常迅速地改变负载来跟踪MPP,太阳能电池板或阵列的输出电压和输出电流之间的相位差也基本为零。因此要想准确地模拟一个太阳能电池板或阵列,重要的是即使负载迅速变化模拟器的相位误差也要小于15度。许多模拟器无法做到这一点使得它们不适合用于测试那些使用高扫描频率的逆变器。

   当输出电压和输出电流之间的相位误差达到+ / - 90°的极端情况下,测试中的逆变器不仅会在错误的方向上跟踪最大功率点而且会变得不稳定。即使是在逆变器稳定的状态下,明显的相位误差会锁定到曲线的位置而不是MPP。 相位误差在所有的误差中占一定比例。 我们已经观察到这种现象出现在微型逆变器和住宅用逆变器的快速MPP跟踪算法。

   另一个重要的规范是最大功率点动态跟踪精度。 这是一个衡量在动态条件下多少模拟器会偏离编程I-V曲线,其中很多因素都可以导致这种不准确性。

    上图比较了目前市场上两种模拟器动态最大功率点的跟踪精度。 该测试采用16 Hz测试频率模拟逆变器的负载效应。 红色线条显示模拟器的理想响应,而蓝线显示的实际响应。 正如你可以看到,两个模拟器之间的存在明显差异,不同的是抖动频率增加过高。

    软件的注意事项

    除了具有高超的电气规格,太阳能电池阵列模拟器软件易于使用也是很重要的,能提供所需的测试数据。 这些功能包括:

    更新率。 每秒20次的更新率允许您实时监视逆变器的行为(包括工作点和扫描幅度)。 慢显示是不允许用户查看或表征被测逆变器的动态行为。

    易于编程。 在开发环境中,最好能够迅速改变测试曲线或开发一个自定义的I-V曲线。 有些模拟器需要用户通过修改javascript代码创建自定义曲线,然后编译和调试。 一个更简单的解决方案是让用户简单地输入参数数据,或导入其他来源的数据,然后让模拟器软件生成曲线。

    可用的PV曲线/辐照度数据库。 该功能使太阳能电池阵列的软件更容易使用,是一种常见的太阳能电池板的曲线库。 有这样的库意味着你不必生成自己的I-V曲线,就可以轻松地测试怎样的逆变器设计适合各种不同的太阳能电池板。 辐照度数据库具有一组允许用户模拟任何类型的环境条件。

    数据建立。 如果测试逆变器用于太阳能电池板的阵列的情况,模拟器软件应能将阵列模拟的像一个单一的太阳能组件。 在软件中,你应该能够建立该数组,模拟器的输出反映整个阵列的输出。 为了使这个模拟更逼真,能够满足模拟阴影,老化和故障对组件的影响。

    无论是在开发和生产阶段,为了得到最好的效果,你需要找到最好的测试设备。 这意味着在现在逆变器上使用一个太阳能阵列模拟器能够精准的跟踪到各种恶劣条件下I-V曲线。 你能够轻松解决这些问题。

    光伏逆变器是如何工作的?

    光伏(PV)逆变器的工作原理像任何其他类型的逆变器一样。 这就是说逆变器将直流电转换为交流电。 光伏逆变器不同于标准逆变器,一个标准逆变器的直流输入通常是一个稳定的直流电源,诸如电池,而光伏逆变器的DC输入为一个太阳能电池板或阵列。 一个太阳能电池板的直流输出受太阳光辐照度和温度的影响差别很大。

    图中显示了某个辐照度下太阳能电池板的典型I-V特性曲线。蓝色线是太阳能电池板沿着曲线在不同负载的发电量。 在输出短路时,电压为零,所以输出功率为零。 当输出为断开时,电流为零,同样输出功率也为零。

    曲线上的某个点处输出功率(等于面板的输出电压乘以面板的输出电流)是最大的。 这一点被称为最大功率点。 最大功率点电压和电流提供最大功率。 正如你可以看到,最大功率点位于曲线的膝盖处。

    光伏逆变器必须确定任何时间点的MPP,并改变它的输入阻抗,因此在这些点上的太阳能电池板始终在工作。 当它可以做到这一点,光伏逆变器将追踪到太阳能电池板的最大功率。

    逆变器使用不同的策略在不同的外部条件下找到最大功率点。 最常见的方法被称为“扰动观察法”。

    逆变器使用的“扰动观察法”改变它们的输入阻抗,使太阳能电池板的输出电压以一个小的数值增加或减少。 然后测量输出电流和计算的输出功率, 如果功率增加,逆变器在那个方向进一步进行小的调整直到输出功率不再增加。当条件发生变化时,最大功率点变化,逆变器再次通过这个过程找到最大功率点。

    因为这是一个非常动态的过程,造成逆变器测试是相当复杂的。 使用太阳能电池板和光伏阵列做测试是不切实际的,因为它们的输出受太阳辐照度影响。 此外每块太阳能电池板的特性也不尽相同造成比较的困难。

    因此使用模拟器才能得到可靠的结果,它可以如实仿真一个太阳能电池板或阵列的输出。 要做到这一点模拟器不仅能够大量的输出功率,响应负载阻抗的变化速度也要非常灵敏。 模拟器可以做到这一点保持曲线并提供最佳的测试效果。

    TerraSAS实时显示每秒更新20次,让你看到模拟器跟踪模拟太阳能电池板的IV曲线

 

    网页来源链接:中国光伏测试  http://www.testpv.com/portal.php?mod=view&aid=4654&page=3

关于嘉兆
嘉兆简介
荣誉证书
加入团队
荣誉客户
联系我们
我们的品牌
客户服务
在线客服
客户留言
目录索取
设备维修
维修.校准.升级
专业培训
系统服务
设备保养
嘉兆动态
新闻中心
展会活动
基础知识库
其他服务
商城
软件无线电
友情链接
关注我们
版权信息
嘉兆科技(CORAD)所发布展示的“产品信息”,“解决方案”版权归嘉兆科技所有,嘉兆科技拥有其代理权。任何收集本站产品信息并未经嘉兆科技许可,嘉兆科技将保留追究侵权者法律责任的权利。

粤ICP备 06126740号 嘉兆网 © Corad Technology Ltd. 始创于1980年

在线客服