提高逆變器的性能

是德科技的光伏 (PV) 模擬器包括用于準(zhǔn)確測試單個(gè)最大功率點(diǎn)跟蹤 (MPPT) 逆變器的硬件和軟件。使用單電源測試高達(dá) 2000 V 和 60 A 的 PV 電壓。DG9000 系列軟件許可證可用于測試具有 4-、8- 或 12-MPPT 通道的組串逆變器。大多數(shù)串式逆變器解決方案一次測試一個(gè) MPPT 通道——導(dǎo)致測試不準(zhǔn)確。Keysight DG9000 高級(jí)光伏逆變器軟件最多可同時(shí)測試 12 個(gè) MPPT 通道。

• 在 3U 封裝中輸出高達(dá) 2000 V 和 30 kW

• 使用并聯(lián)單元測試高達(dá) 600 kW 的通道

• 選擇內(nèi)置曲線或使用多達(dá) 1024 個(gè)點(diǎn)創(chuàng)建自定義表格

• DG9000 系列軟件簡化了單和多 MPPT 逆變器測試

• 用作直流電源的標(biāo)準(zhǔn) 30 kW 自動(dòng)量程電源

• 連接性包括 LAN（LXI Core）、USB 和 GPIB

先進(jìn)的光伏逆變器測試軟件

無論您的逆變器有 1 個(gè)還是 12 個(gè) MPPT 通道，是德科技的串式逆變器測試解決方案都可以幫助您超越當(dāng)前的測試標(biāo)準(zhǔn)，極大限度地提高性能。是德科技的光伏解決方案使您能夠優(yōu)化最大功率點(diǎn)跟蹤 (MPPT) 算法和設(shè)備。使用 DG9000 系列軟件，您可以同時(shí)測試多個(gè) MPPT 通道。

型號(hào)：KEYSIGHT PV8900系列 光伏模擬器

PV8921A 光伏陣列模擬器，1500 V，400/480 VAC

Keysight PV8921A 光伏 (PV) 陣列模擬器使您能夠開發(fā)、驗(yàn)證和優(yōu)化逆變器最大功率點(diǎn)跟蹤算法的性能。

PV8922A 光伏陣列模擬器，2000 V，400/480 VAC

Keysight PV8922A 光伏 (PV) 陣列模擬器使您能夠開發(fā)、驗(yàn)證和優(yōu)化逆變器最大功率點(diǎn)跟蹤算法的性能。

PV8931A 光伏陣列模擬器，1500 V，60 A，30kW，400/480 VAC

Keysight PV8931A 光伏陣列模擬器使您能夠開發(fā)、驗(yàn)證和優(yōu)化逆變器最大功率點(diǎn)跟蹤算法的性能。

PV8932A 光伏陣列模擬器，2000 V，30 A，30kW，400/480 VAC

Keysight PV8932A 光伏陣列模擬器使您能夠開發(fā)、驗(yàn)證和優(yōu)化逆變器最大功率點(diǎn)跟蹤算法的性能。

一、光伏發(fā)電和光伏逆變器趨勢 近年來，環(huán)境污染、氣候變暖和全球能源危機(jī)倍受關(guān)注，同時(shí)人們對能源需求在日益增大,許多不可以再生資源面臨著枯竭,從而加劇了能源危機(jī)。 因此，可再生能源成為各國能源發(fā)展的戰(zhàn)略選擇,而風(fēng)電和光伏發(fā)電又成為重中之重,全球風(fēng)電,光伏裝機(jī)容量一路高歌猛進(jìn)。 根據(jù)“全球太陽能需求監(jiān)測"報(bào)告，隨著光伏電池、逆變器等主要部件成本的進(jìn)一步降低， 最近投標(biāo)的光伏發(fā)電項(xiàng)目平均 PPA（Purchase Price Allocation,合并對價(jià)分?jǐn)偅┮呀?jīng)能夠與煤炭天然氣成本競爭，同時(shí)系統(tǒng)平衡成本仍將占大型光伏電站項(xiàng)目成本的很大份額。效率改進(jìn)，高效組件和 1500V 系統(tǒng)將提供 BOS（Balance of System,光伏組件外的開支，如土建，工程安裝，項(xiàng)目設(shè)計(jì)，工程驗(yàn)收等費(fèi)用）成本節(jié)省，幫助太陽能贏得與其他發(fā)電系統(tǒng)的競爭。 光伏屋頂和大型光伏發(fā)電場是目前主要的兩種光伏發(fā)電模式，光伏屋頂通常使用微型逆變器直接并網(wǎng)，而光伏電站則需要將成千上萬個(gè)光伏電池，通過集中式大型逆變器（MW 級(jí)）或者將光伏電池分成若干組，每組或多組通過組串式逆變器（15-100KW）匯流后并入電網(wǎng)。如上圖所示，當(dāng)由部分光伏電池出現(xiàn)遮擋或問題時(shí)，集中式逆變器系統(tǒng)整體效率會(huì)受到影響，而組串式系統(tǒng)中只有受到遮擋的部分效率降低。另外一個(gè)問題時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，如逆變器宕機(jī)，集中式整體系統(tǒng)對當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)將產(chǎn)生巨大的供電缺口，影響企業(yè)生產(chǎn)和居民的正常用電。而組串式采用分布式逆變器，個(gè)別逆變器出現(xiàn)異常，不會(huì)造成集中式類似的驗(yàn)證供電影響。以下為采用 1500V / 組串式 2.5MW 光伏電站的光伏電池模組、逆變器、匯流箱等硬件數(shù)量，以及與1000V 光伏系統(tǒng)的比較，綜合來說，采用 1500V 光伏系統(tǒng)可以節(jié)省約 30%的成本。

二、多輸入光伏逆變器 MPPT 綜合效率測試 2.1 MPPT 的定義 MPPT（Maximum Power Point Tracker）是光伏逆變器評(píng)價(jià)的關(guān)鍵性指標(biāo)，性能優(yōu)異的光伏逆變器MPPT 效率高達(dá) 99.9%以上。我們先通過幾張圖來了解光伏電池的輸出特性和什么是 MPPT？下圖是 Keysight DG9000A 多路光伏模擬器軟件中編輯光伏電池組輸出 IV 和 PV 曲線和列表的界面。圖中分成三個(gè)部分：光伏模組參數(shù)輸入?yún)^(qū)（紅色），V/I/P 數(shù)據(jù)列表區(qū)（橙色）,I-V,P-V 曲線區(qū)（黃色）。光伏電池通常是采用硅基材料制作，典型的有單晶硅、多晶硅電池，其等效電路如下： 在光伏電池的 I-V 曲線上，最重要的三個(gè)點(diǎn)（不包括 0， 四個(gè)參數(shù) Isc/Voc/Imax/Vmax）： 短路點(diǎn)： 電壓 = 0V， 電流 = Isc開路點(diǎn)： 電壓 = Voc，電流 = 0A最大功率點(diǎn)： 電壓 = Vmax, 電流 = Imax, 功率 = Pmax同時(shí)，曲線上其他點(diǎn)的電壓和電流關(guān)系公式為：按照公式，光伏模擬器只需要知道 Isc,Voc,Imax,Vmax，就可以計(jì)算出從 0V 到 Voc 所有電壓和電流值，同時(shí)繪制出光伏電池的曲線。典型的 n 值為 1024，也有些光伏模擬器取 n=256 或 n=4096。 光伏電池的輸出 I-V 曲線受光照強(qiáng)弱（Isc 變化顯著）、溫度高低（Voc 變化顯著）變化非常巨大。 因此，為了保證投資效益，光伏發(fā)電系統(tǒng)必須時(shí)刻保持在最大的功率輸出，這就是最大功率追蹤 MPPT！2.2 MPPT 的測試 如上所述， MPPT 測試就是要驗(yàn)證光伏逆變器是否能夠追蹤和時(shí)刻保持在光伏電池最大的功率點(diǎn)Pmax，下圖為 DG9000A 軟件中光伏曲線和當(dāng)前逆變器工作點(diǎn)（紅點(diǎn)）和 效率。MPPT 測試時(shí)需要使用 可以模擬光伏特性的電源（通常之為光伏模擬器，如 是德科技的 E4360A, N8957APV，PV8922A 等）,并配合模擬器控制和測量軟件完成復(fù)雜的綜合 MPPT 效率測量。 考慮到太陽光照射到光伏電池隨季節(jié)和氣候的變化，甚至一天內(nèi)早、中、晚光照強(qiáng)度和角度變化的影響，必須測試光伏逆變器在各種條件下的 MPPT 效率。因此，光伏逆變器行業(yè)協(xié)會(huì)將 MPPT 測試分成 靜態(tài) MPPT 和動(dòng)態(tài) MPPT，給每種狀態(tài)不同的權(quán)重（系數(shù)）,計(jì)算出綜合加權(quán) MPPT 效率值。如下表為 CGC 定義的各種光照強(qiáng)度對應(yīng)的系數(shù)，負(fù)載點(diǎn) = 1.0 表示zui強(qiáng)光照條件下， 對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)為 0.15(15%)，0.75 光照強(qiáng)度的權(quán)重為 37%。2.2.1 靜態(tài) MPPT 測量 下圖為 DG8900 軟件 MPPT 效率測試界面，按照標(biāo)準(zhǔn)要求，依此模擬和測量光伏電池在 5%，10%，20%，30%，50%，70%，100%時(shí)的 MPPT 效率，然后按照標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重系數(shù)計(jì)算出加權(quán)效率。 為了方便研發(fā)工程師快速和全面的評(píng)估逆變器在各種光照條件下，DG9000A 軟件提供了光照強(qiáng)度縮放（SCALE）功能。工程師可以一鍵式設(shè)置到任意的光照強(qiáng)度，如下圖調(diào)整到 5% (即 50 W/m2)。 以上討論的標(biāo)準(zhǔn)中對光伏逆變器靜態(tài) MPPT 效率的測試，然而現(xiàn)實(shí)中的光伏電池模組場景要比標(biāo)準(zhǔn)定義復(fù)雜的多。如上文提到的部分光伏電池遮擋或順壞時(shí)，集中式逆變器效率會(huì)整體大大下降，此時(shí)光伏電池陣列輸出的合成曲線不同于光照強(qiáng)度下降,最大功率點(diǎn) Pmax 對應(yīng)的電壓 Vmax 會(huì)很大變化。 光照強(qiáng)度變化時(shí)的 Vmax 變化 局部遮擋時(shí)的 Vmax 變化 DG9000A 光伏模擬器軟件可以控制多臺(tái) PV9822A 光伏模擬器，每一臺(tái)模擬器輸出不同的 I-V 曲線，并輸入到同一個(gè) MPPT 電路，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的光伏曲線 MPPT 測試。如下圖所示，如果上述集中式光伏逆變器保持在無遮擋時(shí)的工作電壓，只能獲得大約 72%的MPPT 效率。 再配合上述曲線縮放（SCALE），可測量在具備光伏模組異常時(shí)系統(tǒng)的靜態(tài)效率。