美国国家可再生能源实验室（NREL）的太阳能仿真
位于科罗拉多州戈尔登的美国能源部国家可再生能源实验室 (NREL) ESIF 设施中，使用 MT 系列可编程直流电源的 1.5 MW 太阳能阵列模拟器。
我与 Magna-Power 的一名技术人员一同前往科罗拉多州戈尔登的美国能源部国家可再生能源实验室 (NREL)，参加一套大型 1,500,000 瓦可编程电源系统的调试工作。NREL 是美国领先的可再生能源研究与开发机构。NREL 的能源系统集成设施 (ESIF) 正是 1.5 MW Magna-Power 系统的所在地，为清洁、可再生和智能化的美国能源基础设施提供了测试平台。
NREL 的 Magna-Power 系统由六台 MTD1000-250/480+HS+ISO+LXI 电源组成，可通过 Magna-Power 的 UID47 互连设备配置为主从串联或并联运行。每台 MTD1000-250/480+HS+ISO+LXI 电源模块可连续输出 0-1000 Vdc 和 0-250 Adc。配备高隔离输出 (+ISO) 选项后，每台设备的直流输出隔离额定值为 ± 4000 Vdc，允许模块串联配置至最高 4000 Vdc。六个模块可实现多种串联和并联配置组合。与所有 Magna-Power 产品一样，该系统可用作标准恒流、恒压电源或光伏模拟器。作为光伏模拟器，该系统用于新技术和商业产品的测试与评估。
我有机会与电气工程师 Mariko Shirazi 进行了交流，她在光伏模拟器选型过程中发挥了重要作用。我们讨论了 ESIF 的活动以及 Magna-Power MT 系列可编程直流电源的应用情况。
Mariko Shirazi 博士访谈
国家可再生能源实验室，特别是能源系统集成设施 (ESIF) 的使命是什么？
该设施的总体目标是测试包括电力、热力和燃料在内的能源系统，并提供一个将所有这些系统整合到统一测试平台的环境。
可编程直流电源如何帮助实现这一目标？
可编程直流电源被用作光伏 (PV) 模拟器。ESIF 的一大亮点是我们有能力测试商业和公用事业规模（即 100 kW、1 MW 等）的光伏逆变器。我们拥有一台 1 MW 交流电网模拟器，可以对光伏逆变器施加异常电压和频率条件以观察其响应，这在公共测试设施中并不常见。因此，逆变器制造商非常希望将其逆变器送到这里进行测试。在交流电网模拟器连接的基础上，我们还需要直流光伏模拟能力。由于我们没有 1 MW 的光伏阵列可用，因此需要具备生成该输入的能力。此外，即使我们有可用的阵列，光伏模拟器的优势在于能够产生可重复的结果，且不受环境条件的影响。
具有双向功能的可编程直流电源还可用于模拟电池组。如果我们需要测试大型 UPS 逆变器或其他电池连接型逆变器，我们可能没有相应规模的电池组，但仍可以使用电池模拟器来测试逆变器。
NREL 的光伏模拟器系统何时上线并开始测试逆变器？
我们在 2013 年 4 月进行了就绪验证，并于 2013 年 5 月开始测试逆变器。在光伏模拟方面，我们最初配备了 1 MW 的 Magna-Power 设备。
在评估这种规模的各类电源和光伏模拟器时，有哪些关键的选型因素？
功率和电压额定值。带宽。成本。隔离电压额定值。双向性。模块化。外部模拟输入及类型（电压/电流与辐照度/温度，各有其优势取决于应用场景）。软件成熟度。光伏曲线上的模拟点数量。连续曲线之间的插值。光伏模拟器更新曲线的速度。模拟多二极管/多峰曲线的能力。
Photovoltaic Power Profile Emulation (PPPE) 软件有哪些关键功能简化了您的测试工作？
我们喜欢其既可以手动输入阵列参数，也可以通过最大功率点、开路电压和短路参数输入阵列的功能。我们尚未使用所提供的详细模型（即输入温度和辐照度的模式），但我们非常认可另外两种模式。
您的应用为何需要高隔离 (+ISO) 选项？
我们需要在 ±2000 Vdc 下运行，可以浮动或接地，因此确实有可能超出标准配置的输出隔离范围。我们绝对需要最高可用的输出隔离电压；这也是一个决定性因素。
您是否计划利用模拟-数字 I/O 接口连接自己的控制器？
是的，我们已经这样做了。我们使用了 Opal-RT 实时系统，结合我们自己的光伏模型进行模拟。结果让我非常惊讶，因为我们仅用这台大型电源驱动一台 5 kW 逆变器，运行效果却非常好。
Magna-Power 系统中的哪些集成功能确保了该应用的安全性？
紧急停止输入 [互锁] 绝对至关重要。
Magna-Power 系统采用 250 kW 模块构建。您是否利用了这种模块化特性来重新配置系统？
模块化是关键，因为我们可能需要测试一台 1.5 MW 逆变器、三台不同的 500 kW 逆变器或六台 250 kW 逆变器。可以想象，作为能源系统集成设施，我们不仅要测试单一电源设备，还要研究多电源设备在平台上的综合效应。
Mariko Shirazi 目前担任 NREL 能源系统集成设施 (ESIF) 的首席 REDB 工程师。REDB（研究电力分配母线）是 ESIF 电气系统测试基础设施的核心。作为首席 REDB 工程师，Mari 负责确保连接到 REDB 的关键研究电气设备的持续适用性、性能和安全运行。在研究方面，Mari 专注于电力电子和微电网控制开发。Mari 获得了阿拉斯加大学费尔班克斯分校机械工程学士学位，以及科罗拉多大学博尔德分校电气工程硕士和博士学位。