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太陽能陣列模擬
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AMETEK 逆變器太陽能陣列模擬 ETS TerraSAS | 洛克Lockinc
AMETEK 逆變器太陽能陣列模擬 ETS TerraSAS | 洛克Lockinc
功能說明
對於微型電網(microgrids)，能量儲存，和逆變器測試應用，TerraSAS系列光伏(photovoltaic, PV)模擬器特別設計用來模擬真實地面光伏太陽能陣列的動態電氣行為。它提供低輸出電容與高封閉迴路頻寬來維持現今開網逆變器(grid-tied inverters)的最大功率點追蹤演算法。
產品概觀

ETS內建TerraSAS是一個在低波形因數(form factor)之高效能解決方案，合併成一個獨立單位，是一台具有創新的I-V曲線產生器的電源供應器。

ETS1000:用於非隔離型逆變器(non-isolated string inverters)，最大電壓1000Vdc Voc
ETS600:用於包含變壓器隔離的串列逆變器(string inverters contain transformer isolation)，最大電壓600Vdc Voc
ETS80:用於微型逆變器(micro-inverters)或直流優化器(DC optimizers)，最大電壓80Vdc Voc

ETS系列獨立TerraSAS由含有控制軟體，圖像使用者操作介面，輸出隔離與特別的光伏模擬器引擎來提供I-V曲線的程控交流電源供應器所組成。合併了硬體，軟體和韌體讓TerraSAS模擬測試協定或真實世界的太陽能裝置。

內部軟體讓光伏面板的模型不需要知道太多太陽能陣列參數的知識。對於模擬只需要知道的參數就是開路電壓Voc，短路電流Isc，和峰值功率參數Vmpp及Impp。改變這些參數使I-V曲線的形狀適合任何介於0.5到0.95之間的填充因數(fill factor)。

一旦I-V曲線產生後，改變幅照度或溫度可修正在實際烏雲陰影與面板溫度升高條件下對開網逆變器的行為進行測試。長時間天氣模擬可讀取且執行於一個特定的環境下決定收穫到的總能量。逆變器設計者使用這些精確且有效率的測試來改善真實最大功率點搜尋模式。

應用

許多太陽能逆變器在連結光伏陣列的直流輸出端會產生交流漣波(ripple)。對單一相位逆變器來說，這種漣波的頻率是電源頻率(美規為120Hz)的兩倍。模擬器的電源供應器必須不能抑制漣波於常規迴路的作用。增加逆變器(與實際上所有的微型逆變器)的數量可精確量到漣波電壓與電流的振幅及相位並且快速追蹤陣列的最大功率點。這種方法與常規抖動技術(conventional dithering techniques，也稱觀測擾動perturbate-and-observe)相比使得追蹤最大功率點會有很高的速度。較快最大功率點追蹤結果在多雲且幅照度持續變化之下有較高的總效益。自從末端用戶對於他們的太陽能裝置的總效益非常敏感，似乎所有太陽能逆變器在不遠的未來將使用這種方法。為了滿足這樣的需求，光伏模擬器必須有在漣波頻率下太陽能陣列再製造電壓/電流行為的能力。大多標準交換式電源供應器(switching power supplies)在輸出電路採用非常大的輸出電容與電感而且不能得到想要的結果 – 不論I-V曲線控制器的響應速度。Elgar的TerraSAS光伏模擬器的線條是根據我們標準產品高速版本為基礎，已將輸出電容與其它有速度限制的元件調整完成。這樣的速度比以往快了十倍以上。

光伏控制器的硬體與韌體有專利性，合併我們高速電源供應器，得到想要的表現結果。此項科技廣泛測試於微型逆變器而且已準備好測試下個時代的逆變器。以高速交換式電源供應器和高階數位訊號處理器(Digital signal processing，DSP)訊號程序技術來得到想要的表現結果。在某些條件下傳統直流電源供應器使用絕緣閘雙極電晶體(IGBT)技術依最大功率點追蹤理論來看，不適合最大功率點追蹤響應速度的需求。我們的電源供應器使用電力場效晶體(Power MOSFET)，通常比最新的IGBT切換速度快十倍。高速切換頻率轉化到較小輸出電容與電感 – 是高速電源供應器成功設計的關鍵。

擴展性能

電源供應器有850W，5kW，10kW，以及15Kw甚至更高。80V機種有兩種功率等級:1200W用於微型逆變器和850W用於直流電源優化器。850W版本的頻寬加入一條常規線性輸出階段已進步到2kHz。600V機種依Isc需求有5kW，10kW及15kW的版本。1000V機種依Isc需求則有5kW，10kW的版本。所有機種都能以簡單的並聯來等份增加輸出功率操作微型逆變器，串列逆變器，甚至公共事業規模逆變器(utility scale inverter)。也可以串聯多台來處理高電壓測試。在串聯或並聯ETS 光伏模擬器之前請參閱位於使用手冊的連結示意圖並依循合適的配線碼(wiring codes)。

即時I-V曲線展示

Elgar即時I-V曲線顯示畫面每秒更新20次來描繪出逆變器的動態行為(工作點與掃描振幅)。比較起來其它太陽能陣列模擬器更新率只有1Hz，這使得逆變器最大功率點追蹤能力確實有更準確的分析。

基本I-V曲線模擬

Elgar TerraSAS使用介面直觀，圖像色彩豐富而且容易學習使用。我們可以輸入簡單的參數資料或從Sandia TAM資料庫匯入資料來創建I-V曲線。不需要用Java腳本或其他軟體腳本創造IV曲線來執行它。

1.創造並加入一條曲線              2.抓取然後將這條曲線放到通道上          3.點擊通道上的ON/OFF鈕來執行曲線

動態幅照度天氣模擬顯示

Elgar TerraSAS的幅照與溫度顯示是首創且獨一無二的。它能讓逆變器設計者很容易的在有雲的情況下模擬，諸如EN50530或加州能源協會(CEC)的加權效益量測方法(weighted efficiency measurements)。模仿動態能力的表現在任何條件下都能複雜測試而且是可重複實驗的，可靠的方法。這些標準動態模擬無法用真實陣列來模擬。可控制在精準的角度與可輸入並執行實際天氣型態，從實際速度到100倍實際速度來加速測試週期。


光伏陣列模型

這個特色可以讓使用者快速決定光伏面板的陣列是串聯或並聯。用這陣列模型的性能，使用者可以模擬實際世界條件下不匹配的面板，結果IV曲線會有多個不同的轉折點。這在通用最大功率點證明最大功率點追蹤演算法的發現與穩態相當重要，而不是只有某些最大值。
 



1.從Sandia資料庫匯入模組資料然後創造I-V曲線
2.用想要的曲線並指定陣列大小來建立陣列模型
3.可即時預覽陰影，老化，故障模組的影響，該曲線可抓取並投到任何逆變器測試輸出。

特色與優勢
  • 低輸出電容
  • 高達800Hz的頻寬
  • 模擬靜態與動態條件下之高解析度I-V曲線
  • 專為高速最大功率點追蹤所設計
  • 可整合成多通道系統來用於高功率測試
  • 內建總能量收穫與示波器量測
  • 低電壓，高頻寬用於直流優化器
     

型號 ETS60 ETS80 DCS80-15PVE ETS600X ETS1000
輸出電壓, Voc (V) 60 80 80 600 1000
輸出電流, Isc (A) 14 10.5 15 8, 17, 25 5, 10
最大輸出功率, 0.95FF (W) 714 714 1020 12750 8500
最大功率點追蹤速度(Hz) 2000 2000 120 200 200
I-V 曲線解析度 (點數) 1024 1024 1024 1024 1024
輸出隔離度 (Vpk) +-600 +-600 +-160 +-600 +-1400
介面I/O Ethernet Ethernet Ethernet Ethernet Ethernet
遠端感應補償 10V 10V 10V 10V 10V
輸入電壓, AC 120/230 VAC (工作範圍100-250 Vac) 120/230 VAC (工作範圍100-250 Vac) 120/230 VAC(工作範圍 85-265 Vac) 208/220 VAC (工作範圍187 - 242 VAC) 208/220 VAC 工作範圍 187 - 242 VAC)
　 380/400 VAC (工作範圍342 - 440 VAC) 380/400 VAC 工作範圍342 - 440 VAC)
440/480 VAC (工作範圍396 - 528 VAC) 440/480 VAC (工作範圍396 - 528 VAC)
輸入電源頻率, Hz 47-63 47-63 47-63 47-63 47-63
功率因數 > 0.9" > 0.9" > 0.9" > 0.9" > 0.9"
輸出雜訊 < 0.6 Vpp在全負載1.8m (6ft) 線末端經過1μF 電容量測. < 0.6 Vpp在全負載1.8m (6ft) 線末端經過1μF 電容量測. < 1 Vpp在全負載1.8m (6ft) 線末端經過1μF 電容量測. < 2 Vpp在全負載1.8m (6ft) 線末端經過1μF 電容量測. < 0.6 Vpp在全負載1.8m (6ft) 線末端經過1μF 電容量測.
工作溫度 0-50 ℃ 0-50 ℃ 0-50 ℃ 0-50 ℃ 0-50 ℃
外觀尺寸 17.5 x 1.7 x 19.0 inch 17.5 x 1.7 x 19.0 inch 20.4 x 1.7 x 19.0 inch Width 19.00 in (48.3 cm) Width 19.00 in (48.3 cm)
 445 x 43.6 x 483 mm  445 x 43.6 x 483 mm 518 x 43.6 x 483 mm Depth 25.46 in (64.7 cm Depth 25.46 in (64.7 cm)
19 lbs (8.6 kg) 19 lbs (8.6 kg) 23 lbs (10.5 kg) Height 5.25 in (13.3 cm Height 5.25 in (13.3 cm)
　 Weight 40 lbs (18 kg) (5kW) Weight 80 lbs (36 kg)
60 lbs (27 kg) (10kW) 　
80 lbs (36 kg) (15kW)
Regulatory 認證於 UL/CSA 61010 與 IEC/EN 61010-1
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