一種光伏陣列模擬器的研究和設計.pdf

1、光伏陣列模擬器是一種實驗測試用直流電源，其輸出U-I特性(電壓-電流特性)要模擬實際光伏陣列的輸出特性，主要用于光伏發(fā)電系統(tǒng)以及航天器一次供電系統(tǒng)的研發(fā)階段,對電能調(diào)節(jié)裝置的工作性能進行測試。簡單地說光伏陣列模擬器可以作為供電源，測試一切需要以半導體太陽能電池的輸出直流電能作為能量來源的用電對象，并且能夠通過模擬光電池在環(huán)境變化條件下(如光照、溫度、陰影遮擋等)的輸出電特性變化來測試與驗證這些用電對象的電能獲取能力，甚至可以通過老化實驗

2、來這對些用電對象的使用壽命進行預測。
　　本文研究了太陽能電池的工作特性，借助文獻資料引出了太陽能電池的數(shù)學模型以及常用的太陽能電池的建模方法，同時驗證了硬件和軟件角度實現(xiàn)太陽能電池輸出U-I特性曲線的方式，為光伏陣列模擬器的設計奠定了基礎。
　　針對要實現(xiàn)的模擬器的性能特點，設計了一款高動態(tài)響應的電流源作為模擬器主功率實現(xiàn)方式。電流源的設計過程中引入了運放電路的穩(wěn)定性分析，借助saber仿真環(huán)境對主功率電路進行了頻域分析，

3、并在此基礎上選擇了運放電路的補償方案。在主功率方案確定的基礎之上，為確保模擬器盡可能高的動態(tài)響應能力，最終選用了硬件生成光電池 U-I參考曲線的方式，即一種帶指數(shù)運算電路的電壓-電流雙環(huán)控制電路實現(xiàn)了光伏陣列模擬器的設計。
　　最后，本文基于saber仿真環(huán)境，建立了光伏陣列模擬器的仿真模型，并對其動態(tài)響應能力、電壓-電流靜態(tài)輸出特性、串聯(lián)結構的功率擴展方式等進行了時域分析，驗證了設計的模擬器理論上的可行性。并在此基礎之上，搭建了