光伏逆变器动态MPPT效率测试方法

解决此问题的方法就是在每秒间进行线性内插，使得光伏模拟器给出的IV曲线尽可能地贴合理想的线性变化。例如阿美特克ELGAR的光伏模拟器可以在每秒之间线性内插128次，也就是每7.8毫秒就会自动变更一条新的IV曲线，这样一来就相当于曲线之间几乎是无缝切换。但是这样高速的变化会引入另一个问题，即MPPT追踪精度的计算问题。

目前各厂家基本上都是依靠光伏模拟器本身提供的MPPT精度测量功能来直接计算逆变器的MPPT效率，计算方法是将当前时刻的输出电压乘以输出电流，得到当前的实际输出功率，然后除以当前IV曲线的Pmp。这其中当前的实际输出电压和电流值的获取是需要进行实时测量的，有一个测量时间窗口长度的问题，理论上是时间长度长一些比较好，例如20ms或以上，以便于滤除纹波干扰以获得高精度的读数;而另一个更重要、影响也更大的问题是同步问题。

当IV曲线处于高速自动线性内插的状况(例如每7.8毫秒更新一次)时，很显然常规的20ms测量窗口无法与之匹配，当20ms的测量采样时间完成并得到一个输出功率值时，此时的IV曲线已经更新了二至三次，我们拿这个测量值除以当前使用的IV曲线的Pmp值，得到的MPPT效率显然会存在失真。于是当辐照度处于上升状态时，此时光伏模拟器报告的MPPT效率会偏低;当辐照度处于下降状态时，光伏模拟器报告的MPPT效率会偏高。如下图(图4)是一个辐照度以100W/m2的速率从1000W/m2下降至300W/m2，同时光伏模拟器进行每秒128次内插的测试结果。我们可以清楚地看到，红色线代表的光伏模拟器报告的实际输出功率高出蓝色线代表的线性下降的理想IV曲线的Pmp，以至于计算得到的MPPT效率会出现超过100%的情况。

图4 100W/m2/s的辐照度线性下降情况下，带高速线性内插功能的光伏模拟器报告的MPPT效率存在较大的误差

为了解决此一问题，我们需要选取适当的IV曲线更新速率以及测量时间窗口。例如阿美特克ELGAR光伏模拟器允许用户设置禁用每秒128次的仪器自动内插更新IV曲线功能，而启用软件统一控制的每100毫秒更新一次IV曲线的方法，而同样由软件来操作在此期间的输出功率回读，这样就可以确保当前输出功率的测量与IV曲线更新的同步问题。这样IV曲线的更新速率为每秒10次，可以使得供应给逆变器的功率跳变、以及供应能量与理想情况的差异均缩减为1%的量级，无疑是目前市面上性能表现最为优秀的光伏模拟器。如下图5是采用该方式后的测试结果。我们可以看到代表实际输出功率测量结果的红色轨迹极好地匹配了代表理想Pmp变化的蓝色轨迹。图6是更长时间上的测试结果图示，包含辐照度下降和上升的两种情况。说明当前这款逆变器可以非常良好地适应这种1000W/ m2的辐照度变化速率，维持99%以上的MPPT效率。

图5 100W/m2/s的辐照度线性下降情况下，开启软件10次/秒线性内插功能的光伏模拟器报告的MPPT效率

图6 更长时间的100W/m2/s的辐照度线性下降情况下，开启软件10次/秒线性内插功能的光伏模拟器报告的MPPT

综上所述，当我们需要在实验室里进行动态的天气状况模拟时，需要能够构建或加载各种复杂天气状况以及国际规范定义的典型测试模式，构建的天气文档的时间分辨率达到秒级，而实际的IV曲线更新速率需要更快(如每秒10次)以满足平滑变化及符合实际状况的要求，同时在高速的IV曲线更新时还务必要确保输出采样数据的同步性，只有这样，我们才能得到足够精确、可信赖的测试结果。