應(yīng)該說這些標準提供了很好的參考條件,便于各逆變器廠商進行針對性的改善動態(tài)MPPT性能的研究。這些標準更多的是關(guān)注輻照度的變化而非溫度的變化,這是由于光伏組件的輸出功率受輻照度影響特別劇烈,而溫度的影響則相對較小。需要注意的是,這些標準對于輻照度變化的時間分辨率并沒有給出強制性的要求,但是其本質(zhì)上會要求在以秒為基礎(chǔ)單位的同時進行進一步的線性內(nèi)插,以滿足該種測試形態(tài)。
以EN50530為例,其對于輻照度變化速率的最快的要求是100W/m2/s,以7秒鐘實現(xiàn)從300W/m2到1000W/m2的變化。如果我們只是采納1秒鐘變化一次輻照度的方法,則將得到如下的以1秒為步進的階梯狀輻照度變化圖檔(圖2),而非標準所要求的線性變化狀輻照度圖檔(圖3)。
圖2 以1秒為步進的階梯狀輻照度變化
圖3 理想的線性輻照度變化
通過簡單的數(shù)學(xué)計算,以一個在標準測試狀態(tài)下(STC,1000W/m2,25攝氏度)標稱為1KW的逆變器為例,來評估這種階梯狀變化方式的影響能有多大。按照EN50530附錄C中定義的光伏陣列I/V曲線擬合公式,相應(yīng)的晶硅模型和薄膜模型在對應(yīng)輻照度下的理論最大功率點列表如下。
輻照度(W/M2)晶硅Pmp(W)薄膜Pmp(W)
300291.6300.7
400394.3404.8
500497507.9
600599.3609.9
700700.8710.3
800801.4808.9
900900.9905.7
1000999.31000.3
也就是說每次100W/m2的輻照度變化會導(dǎo)致光伏模擬器的輸出IV曲線的最大功率點(以下簡稱Pmp)有一個大約10%標稱功率的跳變。另外通過簡單的數(shù)學(xué)計算便可得出此種階梯狀變化方式與理想情況間會造成的實際給逆變器供應(yīng)功率的差異,在這輻照度線性增大的7秒內(nèi)對于晶硅模型是少了707W,對于薄膜模型是少了700W,也就是大約每秒少供應(yīng)100W,約10%標稱功率的供應(yīng)不足。同理當輻照度線性減少的時候就會是大約每秒多供應(yīng)100W,約10%標稱功率的供應(yīng)過量。這種高達10%的供應(yīng)功率差異完全是由于光伏模擬器本身的算法導(dǎo)致的。對于高速逆變器來說,這種差異可能嚴重影響其性能表現(xiàn),使其無法發(fā)揮出自己的真實能力,無法與其他的相對低速的逆變器區(qū)分開來。
解決此問題的方法就是在每秒間進行線性內(nèi)插,使得光伏模擬器給出的IV曲線盡可能地貼合理想的線性變化。例如阿美特克ELGAR的光伏模擬器可以在每秒之間線性內(nèi)插128次,也就是每7.8毫秒就會自動變更一條新的IV曲線,這樣一來就相當于曲線之間幾乎是無縫切換。但是這樣高速的變化會引入另一個問題,即MPPT追蹤精度的計算問題。
目前各廠家基本上都是依靠光伏模擬器本身提供的MPPT精度測量功能來直接計算逆變器的MPPT效率,計算方法是將當前時刻的輸出電壓乘以輸出電流,得到當前的實際輸出功率,然后除以當前IV曲線的Pmp。這其中當前的實際輸出電壓和電流值的獲取是需要進行實時測量的,有一個測量時間窗口長度的問題,理論上是時間長度長一些比較好,例如20ms或以上,以便于濾除紋波干擾以獲得高精度的讀數(shù);而另一個更重要、影響也更大的問題是同步問題。