PV-Kennlinien und MPPT
Ein PV-Simulator ahmt die elektrische Ausgangskennlinie eines Solarmoduls oder PV-Strings nach. Er stellt am DC-Eingang des Prüflings eine Spannung bereit und passt den Strom an den jeweiligen Arbeitspunkt auf der Kennlinie an. Typische Prüflinge sind PV-Wechselrichter, Laderegler und DC/DC-Wandler.
Von der Strom-Spannungs-Kennlinie zum Leistungspunkt
Die Strom-Spannungs-Kennlinie, auch I–U- oder I–V-Kennlinie genannt, beschreibt, welcher Strom bei einer bestimmten Spannung zur Verfügung steht. Die Leistung ergibt sich aus Spannung mal Strom. Der Arbeitspunkt mit der höchsten Leistung heißt Maximum Power Point (MPP). Ein Regler sucht und verfolgt ihn mit Maximum Power Point Tracking (MPPT).
Bei Teilverschattung kann die Leistungskennlinie mehrere lokale Maxima aufweisen. Ein entsprechendes Prüfprofil zeigt, ob der Prüfling das leistungsstärkste Maximum findet oder an einem niedrigeren Arbeitspunkt verharrt. Chroma-Datenblatt, S. 3
Der PV-Simulator gibt die Kennlinie am DC-Eingang des Wechselrichters vor. Die Abbildung zeigt drei Möglichkeiten zum Einstellen der Kennlinie. Chroma 62000H-S, Datenblatt, PDF-S. 2, „Solar Array I-V Curve Simulation Power Supply“
Statischer und dynamischer MPPT-Test
Beim statischen Test bleibt die vorgegebene PV-Kennlinie für den Messabschnitt konstant. Das zeigt, wie nah der Prüfling am verfügbaren Leistungspunkt arbeitet. Beim dynamischen Test variiert die Kennlinie über die Zeit, etwa um wechselnde Einstrahlung nachzubilden. Die MPPT-Effizienz lässt sich aus dem Verhältnis der vom Prüfling aufgenommenen DC-Energie zur im Modell am MPP verfügbaren DC-Energie im gleichen Zeitraum bestimmen. Der AC-Wirkungsgrad des Wechselrichters wird separat aus seiner Leistungsumwandlung bestimmt.
Passende Geräte bei CompuMess
- Chroma 62020H-150S ist ein 2-kW-Modell der 62000H-S-Serie mit bis zu 150 V DC. Chroma dokumentiert statische und dynamische MPPT-Messungen sowie die Simulation von Kennlinien bei Teilverschattung. Das Datenblatt zeigt auch den Testaufbau mit dem PV-Simulator am DC-Eingang des Wechselrichters. Chroma 62020H-150S · Chroma-Datenblatt, S. 2–3
- BriPower ESD bietet mit der Geräteoption -PV die PV-Kennliniensimulation für statische und dynamische MPPT-Tests. BriPower ESD · BriPower-Datenblatt, S. 3 und 5
- AMETEK Sorensen MIB-600-37-150-XX bildet mit der enthaltenen Software PVSIM PV-Kennlinien im DC-Quellenbetrieb nach. AMETEK führt Kennlinienmodelle nach EN 50530 und Sandia auf. AMETEK Sorensen MIB-600-37-150-XX · AMETEK-Datenblatt, S. 12
Abbildungen in der Herstellerdokumentation
- Bei Teilverschattung kann die Leistungskennlinie mehrere Maxima aufweisen. Chroma 62000H-S, Datenblatt, S. 3, Diagramm im Abschnitt „SHADOW I-V CURVE SIMULATION“