中心議題:

• 研究逆變器的原理與特性
• 高效微型太陽能逆變器測試方法的探討

解決方案:

• 通過逆變器可將直流電轉化為交流電
• 在電路的設計中須考慮峰值功率和跟頻率

經濟的快速發展導致了自然資源的快速枯竭，從而引發了人們對可再生性能源日益強烈的需求。因此太陽能、風能、水力和地熱能等無汙染、永不枯竭的能源將越來越受到人們的重視。在歐美國家，以太陽能為首的可再生能源已經得到了廣泛的使用。與中國的情況不同(由政府和大公司出麵集中建設太陽能發電站)，歐美國家大力地發展家用型太陽能供電係統
，在建築物屋頂上建立小型的發電設施。他們所使用的單塊太陽能電池板的最大輸出功率一般在100～200瓦(wa)左(zuo)右(you)。通(tong)過(guo)連(lian)接(jie)逆(ni)變(bian)器(qi)可(ke)將(jiang)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)板(ban)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)能(neng)轉(zhuan)化(hua)為(wei)交(jiao)流(liu)電(dian)能(neng)並(bing)將(jiang)其(qi)並(bing)網(wang)輸(shu)送(song)到(dao)市(shi)電(dian)網(wang)絡(luo)。這(zhe)些(xie)電(dian)能(neng)既(ji)可(ke)供(gong)給(gei)自(zi)己(ji)家(jia)庭(ting)使(shi)用(yong)，也(ye)可(ke)以(yi)將(jiang)多(duo)餘(yu)的(de)電(dian)量(liang)出(chu)售(shou)給(gei)電(dian)力(li)公(gong)司(si)。

微型逆變器具有體積小巧、可以靈活安裝在房頂或牆壁上、轉(zhuan)化(hua)效(xiao)率(lv)高(gao)以(yi)及(ji)價(jia)格(ge)相(xiang)對(dui)便(bian)宜(yi)等(deng)優(you)勢(shi)
，非(fei)常(chang)適(shi)合(he)家(jia)庭(ting)使(shi)用(yong)。國(guo)內(nei)很(hen)多(duo)公(gong)司(si)已(yi)經(jing)開(kai)始(shi)了(le)對(dui)微(wei)型(xing)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)研(yan)發(fa)和(he)生(sheng)產(chan)，並(bing)形(xing)成(cheng)了(le)很(hen)大(da)的(de)出(chu)口(kou)規(gui)模(mo)。

太陽能電池板的輸出不同於一般直流供電設備的輸出，其輸出I-V特性曲線與光照、wendudenghuanjingyinsumiqiexiangguan，gongzuodiandedianyadianliuzhizaiquxianshangsuifuzaidebianhuaerbianhua。weizuidahuataiyangnengdianchibandeshuchugonglv，nibianqiwangwanghaixuyaojuyoufengzhigonglvzhuizonggongneng，baozhenggongzuodianshizhongchuyuI-V曲線上的最大功率點附近。對逆變器進行設計
、開發與認證的關鍵是要在不同的環境條件下(即不同的I-V曲線上) 測試驗證逆變器的輸入輸出特性。

測試的主要內容包括：開發和驗證逆變器峰值功率跟蹤電路(MPPT)算法的性能
；

測量和驗證逆變器的效率；

驗證逆變器在極高、極低輸入電壓條件下產生的電網電平輸出的穩定性
；

性能認證測試: 確認不同環境條件下的輸出性能
；

性能加速壽命測試：僅用幾周時間來推算工作數年後的結果；

針對相關標準的認證測試。

為達到這些測試目的
，必須創造出一種可預期
、可重複的太陽光照條件，並控製其環境溫度，以得到固定的I-V輸出曲線。自然界的光照和其他環境因素難於控製，因此直接使用太陽能電池板對逆變器的性能進行測試是不可行的。

為了能夠精確仿真太陽能電池板在特定環境條件下的輸出(特別是對於小功率逆變器，仿真精度的要求往往更高)，很多廠家推出了專用的太陽能方陣模擬器
，用於模擬各種環境下太陽能電池板的輸出特性，精確地複現出不同環境條件下的I-V輸出特性曲線。I-V曲線的數據多來自於用戶對太陽能電池板輸出的實際測量結果。為了簡化操作
，目前國際上通用的曲線設置方式是：通過I-V曲線上的四個特征值，即Voc(開路電壓值)、Isc(短路電流值)、Vmp(最大功率點電壓值)
、Imp(最大功率點電流值)來擬合得到完整的I-V曲線。所使用到的公式如下所示： [page]
在上述公式的指導下，在太陽能方陣模擬器內部可以精確的建立一條I-V曲線，用來仿真某一特定環境條件下太陽能電池板的輸出，如圖1所示。無論負載如何改變，太陽能方陣模擬器的工作點將始終位於這條曲線之上。 盡管使用四個關鍵點就可以擬合出一條標準的I-V曲線。但在某些測試條件下
，我們會發現太陽能電池板輸出的I-Vquxianbingbushilixiangdedantiaoquxian。youyudianchibanbiaomiancunzaizhedangwu
，huoshimouxiedianchidanyuankenenghuisunhuai
，zhexiedouhuizaochengshuchutexingquxianfashengjibian，quxianshangjianghuichuxianduogelongqi。duizhezhongqingkuangjinxingfangzhenxuyaoshiyongliebiaofa
，jiangI-V曲線離散成若幹組電壓-電流點
，將它們手動輸入到方陣模擬器中。為得到較好的仿真精度
，描述曲線的點越多越好，通常需要幾百甚至上千組電壓-電流點，才能得到較為理想的仿真效果。

在實際工作環境下，由於光線照度和入射角時刻發生著變化，另外還有來自於雲層遮擋的影響，太陽能電池板的輸出I-V曲線也將不斷發生變化。為了測試動態條件下太陽能逆變器的工作效果，需要事先保存多條I-V曲qu線xian，通tong過guo連lian續xu地di對dui這zhe些xie曲qu線xian進jin行xing切qie換huan來lai實shi現xian動dong態tai光guang照zhao變bian化hua的de仿fang真zhen。為wei取qu得de良liang好hao的de仿fang真zhen效xiao果guo

，需xu要yao太tai陽yang能neng方fang陣zhen模mo擬ni器qi具ju有you足zu夠gou深shen度du的de存cun儲chu空kong間jian來lai存cun儲chu幾ji百bai條tiaoI-Vquxian，bingnengjishikuaisudizaiquxianzhijianjinxingqiehuan，laimonilianxubianhuadegongzuohuanjing。ciwai，tongguoduiyiyouquxianzengjiabutongdedianyahuodianliupianzhi，yekedadaodongtaigaibianI-V曲線的目的。

如果目標是為了驗證峰值功率追蹤電路的性能，開發出能在不同環境條件下始終工作在I-V曲線最大功率點上的太陽能逆變器，在電路的設計和開發中就必須考慮峰值功率跟蹤範圍和跟蹤頻率。峰值功率跟蹤範圍是I-V曲qu線xian最zui大da峰feng值zhi功gong率lv點dian附fu近jin的de一yi段duan區qu間jian，這zhe也ye是shi逆ni變bian器qi峰feng值zhi功gong率lv跟gen蹤zong電dian路lu算suan法fa的de工gong作zuo區qu間jian，跟gen蹤zong頻pin率lv則ze是shi工gong作zuo區qu間jian內nei曲qu線xian的de擺bai動dong速su率lv，如ru圖tu2所示。為確保逆變器在模塊I-Vquxianbianhuashishizhongnenggouzhaodaozuidafengzhigonglvdian，tabixujuyouzugoukuandegenzongfanweihezugougaodegenzongpinlv。weiyanzhengshejideyouxiaoxing，xuyaogenjujingquefuxiantaiyangnengdianchibandeI-V曲線來驗證在不同曲線下逆變器能否穩定地工作在峰值功率點附近。
[page]
高(gao)效(xiao)率(lv)的(de)逆(ni)變(bian)器(qi)
，除(chu)了(le)能(neng)夠(gou)盡(jin)可(ke)能(neng)多(duo)地(di)從(cong)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)板(ban)中(zhong)獲(huo)取(qu)電(dian)能(neng)外(wai)，還(hai)能(neng)夠(gou)將(jiang)輸(shu)入(ru)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)能(neng)盡(jin)可(ke)能(neng)多(duo)地(di)轉(zhuan)換(huan)為(wei)交(jiao)流(liu)電(dian)能(neng)。在(zai)逆(ni)變(bian)器(qi)輸(shu)入(ru)端(duan)加(jia)上(shang)固(gu)定(ding)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)來(lai)研(yan)究(jiu)其(qi)效(xiao)率(lv)雖(sui)然(ran)能(neng)夠(gou)提(ti)供(gong)一(yi)些(xie)有(you)意(yi)義(yi)的(de)信(xin)息(xi)，但(dan)這(zhe)並(bing)不(bu)能(neng)使(shi)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)完(wan)全(quan)了(le)解(jie)到(dao)最(zui)大(da)峰(feng)值(zhi)功(gong)率(lv)跟(gen)蹤(zong)(MPPT)電路與DC-AC逆變器的配合效果。使用太陽能方陣模擬器對逆變器效率進行測試將比使用普通直流電源對其進行測試更為精確可靠。

安捷倫推出的E4360A模塊化太陽能仿真模擬器，是一款非常高效的微型太陽能逆變器測試工具。它提供了三種I-V曲線生成方式，可以靈活的產生出所需要的各種I-V曲線，並可以儲存多達512條曲線，以及動態地模擬環境變化對太陽能電池板輸出的影響，從而測定逆變器的性能。用戶可用E4360A執行加速壽命測試：為加快壽命測試
，必須大大加快環境條件的變化速度，同時增加模塊輸出

，這樣僅用短短幾周時間便可得到工作數年後的結果。利用E4360A，用戶通過生成模擬環境條件變化的I-V曲線
，在很短的時間內對一天中溫度和太陽輻射的變化對太陽能電池板輸出的影響進行重複仿真，便可達到加速測試的目的。

總結

benwenshiduigaoxiaoweixingtaiyangnengnibianqiceshifangfadetantao，gaoxiaolvdenibianqi，chulenenggoujinkenengduodicongtaiyangnengdianchibanzhonghuoqudiannengwai，hainenggoujiangshurudezhiliudiannengjinkenengduodizhuanhuanweijiaoliudianneng。eranjieluntuichudeE4360Amokuaihuataiyangnengfangzhenmoniqi，shiyikuanfeichanggaoxiaodeweixingtaiyangnengnibianqiceshigongju。gongchengshimenkeyicongzhongfaxianhexuanzeheshidefanganlaiwanchengweixingtaiyangnengnibianqiceshifangfa。