关于光伏逆变器动态MPPT效率测试方法的思考
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在现实生活中，由于阳光照射角度、云层、阴影等多种因素影响，光伏阵列接受到的阳光辐照度和相应温度在不同的条件下会有很大的差别，比如在早晨和中午，在晴朗和多云的天气下，特别是云层遮掩的影响，可能会造成短时间内辐照度的剧烈变化。因此对于光伏逆变器而言，其必须具备应对阳光辐照度持续变化的策略，始终维持、或者是在尽可能短的时间内恢复到一个较高的MPPT精度水平，以及较高的转化效率，才能在现实生活中实现良好的发电效果。 目前光伏逆变器行业中各大厂商对于静态MPPT追踪算法的处理基本都展现出了很高的水准，可以精确地维持在非常接近100%的水平，为后端直流转交流的过程提供了良好的基础。这一点也体现在各个型号的逆变器的总体效率参数上，标称值一般都很高。而在逆变器实际的工作环境中，日照、温度等外部条件是处于实时动态变化的过程中，逆变器在这样的条件下工作，其动态效能也就成为了衡量其实际性能的不可忽视的重要指标。 在实验室的测试环境下，光伏模拟器作为可以直接模拟各种类型、各种配置的光伏阵列的高效模拟器，已经被广泛地应用于逆变器的测试。但此前的测试更多地集中于模拟各种静态条件下(即在测试过程中维持给定的IV曲线不变化)，或者是有限的低强度变化(如测试过程中会在给定的两条或数条IV曲线之间切换)，较少涉及长时间、高强度的真实工作状况的模拟。笔者关注使用光伏模拟器来模拟光伏阵列随时间而发生动态变化的输出，探究此动态MPPT测试功能的实用性和其中需要注意的要点。 由于动态天气的组合方式几乎无穷无尽，因此首要的问题是光伏模拟器提供了哪些典型类型的天气文档，以及是否有足够的灵活度来供客户自行生成新的天气文档，是否提供足够高的时间分辨率来支持快速的辐照度变化。我们以光伏模拟与测试业内的知名品牌阿美特克ELGAR的光伏模拟器产品为例，其提供了晴天、多云、阴天等状况的典型天气情况实例(如下图1)，另外支持直接在软件内制定或者通过外部数据处理软件(如EXCEL)生成自定义天气文档，时间分辨率为1秒。对于天气文档的时间长度则没有限制，可以支持长时间的测试，如一周甚至更长时间。
图1 晴天和阴天的辐照度及温度变化情况，横轴为时间，黄线为辐照度，紫线为温度 业内部分组织也定义了一些“标准”的测试形态，以便对不同的逆变器按照相同标准来做比对。例如： 1. Sandia National Laboratory定义了辐照度和温度变化的几种不同模式。 -- 快速变化(辐照度3秒钟从100W/m2线性升至800W/m2及反向下降) -- 慢速变化(辐照度半小时从0W/m2线性升至1000W/m2然后相同速率下降回0，同期温度从5度到60度再回到5度) -- 三角变化(辐照度30秒从100W/m2线性升至800W/m2然后相同速率下降回100W/m2，重复60次) -- 温度变化(10秒从35度线性升温至75度然后相同速率下降回35度，重复15次) |
