通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算，以一個(gè)在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試狀態(tài)下(STC，1000W/m2，25攝氏度)標(biāo)稱(chēng)為1KW的逆變器為例，來(lái)評(píng)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(duì)應(yīng)輻照度下的理論最大功率點(diǎn)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(shuō)每次100W/m2的輻照度變化會(huì)導(dǎo)致光伏模擬器的輸出IV曲線的最大功率點(diǎn)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)Pmp)有一個(gè)大約10%標(biāo)稱(chēng)功率的跳變。另外通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算便可得出此種階梯狀變化方式與理想情況間會(huì)造成的實(shí)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(duì)于晶硅模型是少了707W，對(duì)于薄膜模型是少了700W，也就是大約每秒少供應(yīng)100W，約10%標(biāo)稱(chēng)功率的供應(yīng)不足。同理當(dāng)輻照度線性減少的時(shí)候就會(huì)是大約每秒多供應(yīng)100W，約10%標(biāo)稱(chēng)功率的供應(yīng)過(guò)量。這種高達(dá)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(duì)于高速逆變器來(lái)說(shuō)，這種差異可能?chē)?yán)重影響其性能表現(xiàn)，使其無(wú)法發(fā)揮出自己的真實(shí)能力，無(wú)法與其他的相對(duì)低速的逆變器區(qū)分開(kāi)來(lái)。
解決此問(wèn)題的方法就是在每秒間進(jìn)行線性?xún)?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?xún)?nèi)插128次，也就是每7.8毫秒就會(huì)自動(dòng)變更一條新的IV曲線，這樣一來(lái)就相當(dāng)于曲線之間幾乎是無(wú)縫切換。但是這樣高速的變化會(huì)引入另一個(gè)問(wèn)題，即MPPT追蹤精度的計(jì)算問(wèn)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(cè)量功能來(lái)直接計(jì)算逆變器的MPPT效率，計(jì)算方法是將當(dāng)前時(shí)刻的輸出電壓乘以輸出電流，得到當(dāng)前的實(shí)際輸出功率，然后除以當(dāng)前IV曲線的Pmp。這其中當(dāng)前的實(shí)際輸出電壓和電流值的獲取是需要進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量的，有一個(gè)測(cè)量時(shí)間窗口長(zhǎng)度的問(wèn)題，理論上是時(shí)間長(zhǎng)度長(zhǎng)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(gè)更重要、影響也更大的問(wèn)題是同步問(wèn)題。
當(dāng)IV曲線處于高速自動(dòng)線性?xún)?nèi)插的狀況(例如每7.8毫秒更新一次)時(shí)，很顯然常規(guī)的20ms測(cè)量窗口無(wú)法與之匹配，當(dāng)20ms的測(cè)量采樣時(shí)間完成并得到一個(gè)輸出功率值時(shí)，此時(shí)的IV曲線已經(jīng)更新了二至三次，我們拿這個(gè)測(cè)量值除以當(dāng)前使用的IV曲線的Pmp值，得到的MPPT效率顯然會(huì)存在失真。于是當(dāng)輻照度處于上升狀態(tài)時(shí)，此時(shí)光伏模擬器報(bào)告的MPPT效率會(huì)偏低;當(dāng)輻照度處于下降狀態(tài)時(shí)，光伏模擬器報(bào)告的MPPT效率會(huì)偏高。如下圖(圖4)是一個(gè)輻照度以100W/m2的速率從1000W/m2下降至300W/m2，同時(shí)光伏模擬器進(jìn)行每秒128次內(nèi)插的測(cè)試結(jié)果。我們可以清楚地看到，紅色線代表的光伏模擬器報(bào)告的實(shí)際輸出功率高出藍(lán)色線代表的線性下降的理想IV曲線的Pmp，以至于計(jì)算得到的MPPT效率會(huì)出現(xiàn)超過(guò)100%的情況。
