博尔塔拉干式变压器测试技术解析

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　　电池板 的输出不同于一般直流供电设备的输出，其输出I-V特性曲线与光照、温度等环境因素密切相关，工作点的电压电流值在曲线上随负载的变化而变化。为最大化太 阳电池板的输出功率，博尔塔拉干式变压器往往还需要具有峰值功率追踪功，保证工作点始终处于I-V曲线上的最点附近。对博尔塔拉干式变压器进行设计、开发与认证的关键是 要在不同的环境条件下(即不同的I-V曲线上) 测试验证博尔塔拉干式变压器的输入输出特性。　　测试的主要内容包括：　　开发和验证博尔塔拉干式变压器峰值功率跟踪电路(MPPT)算法的性;　　测量和验证博尔塔拉干式变压器的效率;　　验证博尔塔拉干式变压器在极高、极低输入电压条件下产生的电网电平输出的稳定性;　　性认证测试： 确认不同环境条件下的输出性;　　性加速寿命测试：仅用几周时间来推算工作数年后的结果;　　针对相关标准的认证测试。　　为达到这些测试目的，必须创造出一种可预期、可重复的光照条件，并控制其环境温度，以得到固定的I-V输出曲线。自然界的光照和其他环境因素难于控制，因此直接使用电池板对博尔塔拉干式变压器的性进行测试是不可行的。　　为了够精确仿真电池板在特定环境条件下的输出(特别是对于小功率博尔塔拉干式变压器，仿真精度的要求往往更高)，很多厂家推出了专用的方阵模拟器，用 于模拟各种环境下电池板的输出特性，精确地复现出不同环境条件下的I-V输出特性曲线。I-V曲线的数据多来自于用户对电池板输出的实际测量 结果。为了简化操作，目前国际上通用的曲线设置方式是：通过I-V曲线上的四个特征值，即Voc(开路电压值)、Isc(短路电流值)、Vmp(最 点电压值)、Imp(最点电流值)来拟合得到完整的I-V曲线。所使用到的公式如下所示：　　在上述公式的指导下，在方阵模拟器内部可以精确的建立一条I-V曲线，用来仿真某一特定环境条件下电池板的输出，如图1所示。无论负载如何改变，方阵模拟器的工作点将始终位于这条曲线之上。　　尽管使用四个关键点就可以拟合出一条标准的I-V曲线。但在某些测试条件下，我们会发现电池板 输出的I-V曲线并不是理想的单调曲线。由于电池板表面存在遮挡物，或是某些电池单元可会损坏，这些都会造成输出特性曲线发生畸变，曲线上将会出现多个 隆起。对这种情况进行仿真需要使用列表法，将I-V曲线离散成若干组电压-电流点，将它们手动输入到方阵模拟器中。为得到较好的仿真精度，描述曲线的点越 多越好，通常需要几百甚至上千组电压-电流点，才得到较为理想的仿真效果。　　在实际工作环境下，由于光线照度和入射角时刻发生着变化， 另外还有来自于云层遮挡的影响，电池板的输出I-V曲线也将不断发生变化。为了测试动态条件下博尔塔拉干式变压器的工作效果，需要事先保存多条I-V曲 线，通过连续地对这些曲线进行切换来实现动态光照变化的仿真。为取得良好的仿真效果，需要方阵模拟器具有足够深度的存储空间来存储几百条I-V曲 线，并及时快速地在曲线之间进行切换，来模拟连续变化的工作环境。此外，通过对已有曲线增加不同的电压或电流偏置，也可达到动态改变I-V曲线的目的。　　如果目标是为了验证峰值功率追踪电路的性，开发出在不同环境条件下始终工作在I-V曲线最点上的博尔塔拉干式变压器，在电路的设计和开发中就必须考 虑峰值功率跟踪范围和跟踪频率。峰值功率跟踪范围是I-V曲线最大峰值功率点附近的一段区间，这也是博尔塔拉干式变压器峰值功率跟踪电路算法的工作区间，跟踪频率则是 工作区间内曲线的摆动速率，如图2所示。为确保博尔塔拉干式变压器在模块I-V曲线变化时始终够找到最大峰值功率点，它必须具有足够宽的跟踪范围和足够高的跟踪频 率。为验证设计的有效性，需要根据精确复现电池板的I-V曲线来验证在不同曲线下博尔塔拉干式变压器否稳定地工作在峰值功率点附近。　　高效率 的博尔塔拉干式变压器，除了够尽可多地从电池板中获取电外，还够将输入的直流电尽可多地转换为交流电。在博尔塔拉干式变压器输入端加上固定的直流电压来研究其 效率虽然够提供一些有意义的信息，但这并不使设计人员完全了解到最大峰值功率跟踪(MPPT)电路与DC-AC博尔塔拉干式变压器的配合效果。使用方阵模拟 器对博尔塔拉干式变压器效率进行测试将比使用普通直流电源对其进行测试更为精确可靠。