微型太陽能逆變器 的測試   

     微型逆變器具有體積小巧、可以靈活安裝在房頂或墻壁上、轉(zhuǎn)化效率高以及價格相對便宜等優(yōu)勢，非常適合家庭使用。國內(nèi)很多公司已經(jīng)開始了對微型逆變器的研發(fā)和生產(chǎn)，并形成了很大的出口規(guī)模。

     太陽能電池  板的輸出不同于一般直流供電設(shè)備的輸出，其輸出I-V特性曲線與光照、溫度等環(huán)境因素密切相關(guān)，工作點的電壓電流值在曲線上隨負載的變化而變化。為zui大化太陽能電池板的輸出功率，逆變器往往還需要具有峰值功率追蹤功能，保證工作點始終處于I-V曲線上的zui大功率點附近。對逆變器進行設(shè)計、開發(fā)與認證的關(guān)鍵是要在不同的環(huán)境條件下(即不同的I-V曲線上) 測試驗證逆變器的輸入輸出特性。 

測試的主要內(nèi)容包括：   

開發(fā)和驗證逆變器峰值功率跟蹤電路(MPPT)算法的性能; 

測量和驗證逆變器的效率;

驗證逆變器在*、極低輸入電壓條件下產(chǎn)生的電網(wǎng)電平輸出的穩(wěn)定性;

性能認證測試： 確認不同環(huán)境條件下的輸出性能;

性能加速壽命測試：僅用幾周時間來推算工作數(shù)年后的結(jié)果;

針對相關(guān)標準的認證測試。 

　　為達到這些測試目的，必須創(chuàng)造出一種可預期、可重復的太陽光照條件，并控制其環(huán)境溫度，以得到固定的I-V輸出曲線。自然界的光照和其他環(huán)境因素難于控制，因此直接使用太陽能電池板對逆變器的性能進行測試是不可行的。 

　　為了能夠仿真太陽能電池板在特定環(huán)境條件下的輸出(特別是對于小功率逆變器，仿真精度的要求往往更高)，很多廠家推出了的太陽能方陣模擬器，用于模擬各種環(huán)境下太陽能電池板的輸出特性，地復現(xiàn)出不同環(huán)境條件下的I-V輸出特性曲線。I-V曲線的數(shù)據(jù)多來自于用戶對太陽能電池板輸出的實際測量結(jié)果。為了簡化操作，目前上通用的曲線設(shè)置方式是：通過I-V曲線上的四個特征值，即Voc(開路電壓值)、Isc(短路電流值)、Vmp(zui大功率點電壓值)、Imp(zui大功率點電流值)來擬合得到完整的I-V曲線。 

　　盡管使用四個關(guān)鍵點就可以擬合出一條標準的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)多個隆起。對這種情況進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，將它們手動輸入到方陣模擬器中。為得到較好的仿真精度，描述曲線的點越多越好，通常需要幾百甚至上千組電壓-電流點，才能得到較為理想的仿真效果。 

　　在實際工作環(huán)境下，由于光線照度和入射角時刻發(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)地對這些曲線進行切換來實現(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，并能及時快速地在曲線之間進行切換，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，也可達到動態(tài)改變I-V曲線的目的。 

　　如果目標是為了驗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zui大功率點上的太陽能逆變器，在電路的設(shè)計和開發(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zui大峰值功率點附近的一段區(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曲線變化時始終能夠找到zui大峰值功率點，它必須具有足夠?qū)挼母櫡秶妥銐蚋叩母欘l率。為驗證設(shè)計的有效性，需要根據(jù)復現(xiàn)太陽能電池板的I-V曲線來驗證在不同曲線下逆變器能否穩(wěn)定地工作在峰值功率點附近。 

　　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)計人員*了解到zui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行測試將比使用普通直流電源對其進行測試更為可靠。 

　　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，同時增加模塊輸出，這樣僅用短短幾周時間便可得到工作數(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行重復仿真，便可達到加速測試的目的。其他還有Chromar的太陽電池模擬器性價比高，一般用Chroma 62150H-600S，輸出參數(shù)：1000V，1，15KW。