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地面光伏阵列模拟器|Elgar TerraSAS

更新时间:2019-09-16

简要描述:

地面光伏阵列模拟器|Elgar TerraSAS为满足这种要求,光伏模拟器必须能够还原太阳能电池阵列在纹波频率下的电压/电流特性。大部分的标准开关电源在其输出电路中采用超大输出电容器及电感器,无法提供所需的性能—不受I/V曲线控制器的响应速度影响。

地面光伏阵列模拟器|Elgar TerraSAS产品详情

地面光伏阵列模拟器

• 全套交钥匙解决方案

• 动态模拟从晴朗天气到云层覆盖条件的光照和温度变化

• 电压、电流、辐照度及温度设定值回读

• 可对逆变器大峰值功率跟踪 (MPPT)进行测试

• 可为光伏逆变器测试提供可编程l-V曲线

• 可模拟不同类型的太阳能电池材料

• 多通道,高1MW

电源哪部分比较重要?

        许多太阳能逆变器会在其连接至光伏阵列的直流输入端处产生交流纹波。对于单相逆变器,该纹波频率是线路频率的两倍(美国型号为120Hz)。由于这种纹波是模拟器电源调节环路的一个功能,它们不能进行抑制。越来越多的逆变器(几乎所有微型逆变器)都通过精确测量纹波电压和电流的幅值和相位来确定太阳能阵列的MPP点。这种方案确定MPP点的速度远超过传统抖动技术(又称为扰动观察法)。

       追踪MPP的速度越快,在辐照度不断变化的阴天条件下综合效率就越高。鉴于用户对太阳能设施的综合效率极其敏感,这种方案有望很快在所有太阳能逆变器上得到普及。

        为满足这种要求,光伏模拟器必须能够还原太阳能电池阵列在纹波频率下的电压/电流特性。大部分的标准开关电源在其输出电路中采用超大输出电容器及电感器,无法提供所需的性能—不受I/V曲线控制器的响应速度影响。

        Elgar系列光伏模拟器基于标准型号的高速版本,对输出电容器及其它限速组件进行了调节。这使得模拟器速度得到了10倍甚至更高的改善。通过将光伏控制器硬件及固件内置的专属特性与我们的高速电源相结合,该系列可以满足性能要求。这项技术在微型逆变器上经过广泛论证后即将用于测试新一代逆变器。

采用DSP信号处理技术的优势

        我们的技术避免采用速度快,但笨重低效的线性放大器,而是通过高速开关电源和先进的DSP技术来实现性能指标。在某些条件下,取决于MPPT原理,传统采用IGBT技术的直流电源无法满足MPPT响应速度的要求。我们的电源采用功率MOSFET,其开关速度一般比新的IGBT快10倍以上。开关频率越高,输出电容器和电感器越小—这是高速电源设计成功的关键。

地面光伏阵列模拟器|Elgar TerraSAS产品概述

        Elgar TerraSAS系统提供了一种易于编程的光伏阵列特性模拟手段,可为并网逆变器和直流充电控制器的大峰值功率跟踪 (MPPT) 特性测试打造交钥匙方案。它几乎能模拟任何填充因子或太阳能电池材料,使用户使用一个电源就能验证MPPT算法。本地控制器通过运行一个应用程序并采用RS422直接与光伏模拟器进行通讯来实现硬件控制,同时起到一个IV曲线生成处理器的作用。它也运行本地图形用户界面 (GUI) 程序以向TerraSAS系统提供所有用户控件。该应用程序内置用于远程通讯和控制的以太网 (LAN) 分析器。所有功能既可以通过控制器进行本地操作,也可以进行远程操作。

功能说明

        如图所示,TerraSAS系统由可编程直流电源、机架式控制器、键盘、带控制软件和图形用户界面的液晶显示屏、输出隔离和极性反转继电器以及控制电源的独特光伏模拟处理器所组成。利用如此组合的硬件,TerraSAS可以模拟太阳能装置所碰到的测试规程或复杂事件。电源按1-15KW递增,高可模拟1MW的光伏阵列。

        如下图所示,通过附带软件,用户无需具备有关太阳能阵列参数的深厚知识就可以对光伏面板进行建模。模拟所需的参数是开环电压、短路电流以及峰值功率参数Vmpp和Impp。通过更改这些参数,VI曲线的形状会自动适应0.5到1之间的任意填充因子。一旦生成了IV曲线,用户便可边测试边修改辐射度或温度变化,从而在逼真的云层阴影遮蔽和面板温度条件下对并网逆变器的行为进行测试。长期气候模拟功能可以用来确定给定情况下所传递的能量。逼真的阴影遮蔽和温度变化模拟有助于优化逆变器在实际MPP搜索模式下的性能。

       光伏模拟软件可以定义25 °C及1000W/m2下的Voc、Isc、Vmpp和Impp等关键参数,然后根据标准太阳能电池模型来计算生成的VI曲线。

        除了模拟理想的IV曲线外,光伏模拟器还能模拟具有不同输出特性的太阳能面板并联时所造成的不规则特性(如下面两图所示)。在设置不同的辐照度或温度值后,模拟器将会生成“多峰”IV特性曲线。通过在表格中更改辐照度和温度变化,用户就可以循环对24小时一天的压缩时间曲线进行动态模拟,以模拟更长时间段的情况。

        显示辐照度和温度随时间而变化的动态模拟

控制显示

      上图所示为图形用户界面(GUI)软件。一输入参数,它就能显示已输入的IV曲线集合,然后将实测数据覆盖在屏幕上,这样可以实时查看运行点。显示时间可设置为数分钟到数天,以便进行长期测试。

可编程参数

• 辐照度

• 温度值

• 电压等级

• 电流等级

• 温度系数

        设定时间内的电压、温度或辐照度斜坡电压、电流、辐照度及温度设置的回读曲线公式模拟器的太阳能光伏发电曲线从下面所示的公式计算得到。

Io是Vo的函数:

Io=Isc (1-C1 (exp (V/(C2 x Voc))-1))

C1=(1-(Imp/Isc)) (exp(-Vmp/(C2 x Voc)))

C2=((Vmp/Voc)-1)/(ln(1-Imp/Isc))

        其中模拟阵列的参考辐照度为1000W/m2,参考阵列温度为25°C所模拟光伏阵列通过阵列填充因子、大功率点电压、大功率点功率来描述。所生成的曲线基于Sandia Labs简化版光伏阵列模型,它定义了这些值和如下表所示的其它参数之间的关系。

其中:

其中:

ß 阵列温度系数,%/°C

T= 电池温度,°C

V= 电压,V

I= 电流, A

FF= 填充因子

下标:

Ref = 参考值(即参考或额定条件)

MP = 大功率

OC = 开路

SC= 短路

直流输出连接

        输出连接将采用防触碰压接型连接器或适当电流容量的端子排,安装在后走线I/O面板上。

“Multiple Hump” IV Curve

“多峰”IV曲线

        TerraSAS可以利用从Solar Advisor Model(SAM) 数据库采集的数据对由两个或多个子系统组成的系统进行建模,例如包含3个不同方位的阵列的一个光伏系,从而可以创建如下图所示的“多峰”曲线。

安全性

        该系统包括关机功能,它通过断开联锁触点来禁止输出。在联锁触点断开时,光伏模拟器机箱将会调低直流输出,断开输出继电器,并提供完整的电隔。

        模拟器的优势在于无需依赖真正的阵列就能测试逆变器,并模拟真实阵列不容易进行的光伏行为。

 

TerraSAS – 技术参数



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