當(dāng)測試太陽能電池組件MPP模擬器時(shí)，獨(dú)立連接的逆變器在一定條件下找到最大功率點(diǎn)(MPP)，以提供太陽能組件或電網(wǎng)的最大功率。他們改變太陽能電池板或太陽能電池板的負(fù)荷，直到他們在面板或電池板的第四條曲線上找到一個(gè)能提供最大功率的點(diǎn)。然后，逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，交流電可以在本地使用，也可以傳輸?shù)诫娋W(wǎng)。圖1顯示了典型太陽能電池板的曲線IV和沿曲線各點(diǎn)的可用功率。

圖一：這張照片中的藍(lán)線顯示了典型太陽能電池的曲線IV。紅線表示沿曲線各點(diǎn)的可用功率。

為了有效地測試光伏逆變器的效率，您需要一個(gè)能夠精確模擬太陽能電池板或電網(wǎng)性能的太陽能電池板模擬器。使用實(shí)際的太陽能電池板或電池是不方便的，因?yàn)槟悴荒芸刂扑男阅?，以模擬所有條件所需的水平。

為了模擬太陽能模塊或電池板，逆變器的設(shè)計(jì)者和制造商使用現(xiàn)代數(shù)字電源。與控制軟件相結(jié)合，這些系統(tǒng)可以模擬高達(dá)1兆瓦的太陽能電池板。

準(zhǔn)確地模擬太陽能模塊來測試逆變器是一項(xiàng)相當(dāng)復(fù)雜的任務(wù)。如前所述，逆變器是不斷改變輸入電阻，同時(shí)尋找Mpage模擬器必須以與太陽系相同的方式對這些電荷變化做出反應(yīng)。仿真不僅要支持輸出功率，還必須遵循曲線IV來模擬太陽能電池板或電網(wǎng)。

更復(fù)雜的是：許多太陽能逆變器在連接到光伏板的直流輸入上產(chǎn)生替代波。在單相逆變器中，紋波的頻率是線路頻率的兩倍(美國型號為120Hz)。通常情況下，你需要一個(gè)電源來抑制這種波，但太陽能電池板模擬器的電源不應(yīng)該抑制它。事實(shí)上，越來越多的逆變器(幾乎所有的微逆變器)可以準(zhǔn)確地測量紋理電壓和電流的幅值和相位，以快速確定MPP矩陣。這種方法允許逆變器比使用傳統(tǒng)抖動技術(shù)(有時(shí)稱為“擾動和觀察”)的轉(zhuǎn)換器更快地找到MPP。當(dāng)云量和輻射強(qiáng)度變化時(shí)，更快的MPP跟蹤提高了效率。

現(xiàn)代太陽能模擬器的另一個(gè)要求是靈活性。每一塊太陽能電池板都有自己的特點(diǎn)。太陽能電池板模擬器必須是可編程的，以確定逆變器設(shè)計(jì)將如何與所有這些不同類型的太陽能電池板一起工作。

最后，太陽能電池板模擬器必須測量和記錄逆變器的交流輸出，并將數(shù)據(jù)與直流輸入相結(jié)合。這就結(jié)束了測試周期，你可以看到逆變器設(shè)計(jì)的有效性。整個(gè)系統(tǒng)流程圖如圖2所示。

圖二：用于在離線模式下測試光伏逆變器的系統(tǒng)由一臺計(jì)算機(jī)組成，該計(jì)算機(jī)模擬直流電源系統(tǒng)、功率計(jì)、交流負(fù)載和光伏網(wǎng)絡(luò)控制。您可能還需要一個(gè)數(shù)字示波器(DSO)來監(jiān)控逆變器的輸出波形。

為了保持準(zhǔn)確的曲線測試，太陽能電池板模擬器的輸出必須忠實(shí)地遵循太陽能電池板或太陽能電池板的曲線IV。這意味著它必須像太陽能電池板一樣對測量逆變器產(chǎn)生的不斷變化的充電條件做出反應(yīng)。為了評價(jià)模擬器的性能，必須考慮三個(gè)參數(shù)：跟蹤精度MPP、輸出噪聲電流和輸出電壓與電流之間的相位誤差。

跟蹤精度MPP測量模擬器在動態(tài)條件下與編程曲線IV的偏差，嚴(yán)重磨損的模擬器不能準(zhǔn)確地模擬光伏面板。

過多的輸出噪聲電流和相位誤差會使反射器MPP變得困難甚至不可能。在現(xiàn)實(shí)世界中，太陽能電池板或陣列的輸出電壓和輸出電流之間的相位差基本上為零，即使逆變器使用MPP跟蹤策略快速改變負(fù)載。在可見相位誤差的情況下，逆變器可以鎖定在非MPP曲線的位置。

太陽能模擬器軟件除了電氣規(guī)格外，太陽能模塊模擬器還需要易于使用的軟件來提供必要的測試數(shù)據(jù)。其中包括：

更新速度。每秒更新20次，實(shí)時(shí)跟蹤逆變器行為。

易于編程。在開發(fā)環(huán)境中，您需要快速更改測試曲線或開發(fā)自己的IV曲線。用戶應(yīng)該能夠方便地輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)或從其他來源導(dǎo)入數(shù)據(jù)。

輻射曲線庫。太陽能電池板曲線庫的存在意味著您不需要生成自己的IV曲線，您可以輕松地檢查您的逆變器設(shè)計(jì)將如何與不同的太陽能電池板一起工作。一組輻射分布的存在允許用戶模擬幾乎任何類型的環(huán)境條件。

表單建模。模擬軟件必須模擬太陽能電池板和單個(gè)電池。您應(yīng)該能夠創(chuàng)建表，然后允許模擬器的輸出反映整個(gè)表的輸出。為了使您的模擬更加真實(shí)，您需要能夠模擬陰影、老化和有缺陷的模塊的影響。

獲得可靠的逆變器測試結(jié)果的唯一方法是使用光伏網(wǎng)絡(luò)模擬器來重現(xiàn)太陽能電池板或電網(wǎng)的功率。仿真器不僅必須提供顯著的輸出功率，還必須足夠靈活，以快速響應(yīng)負(fù)載電阻的變化，并保持在曲線IV上。能夠這樣做的模擬器保持曲線，并給出最好的測試結(jié)果。

審核編輯：湯梓紅