一種光伏陣列模擬器的研究和設(shè)計(jì).pdf

1、光伏陣列模擬器是一種實(shí)驗(yàn)測(cè)試用直流電源，其輸出U-I特性(電壓-電流特性)要模擬實(shí)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(duì)電能調(diào)節(jié)裝置的工作性能進(jìn)行測(cè)試。簡(jiǎn)單地說光伏陣列模擬器可以作為供電源，測(cè)試一切需要以半導(dǎo)體太陽能電池的輸出直流電能作為能量來源的用電對(duì)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(cè)試與驗(yàn)證這些用電對(duì)象的電能獲取能力，甚至可以通過老化實(shí)驗(yàn)

2、來這對(duì)些用電對(duì)象的使用壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。
　　本文研究了太陽能電池的工作特性，借助文獻(xiàn)資料引出了太陽能電池的數(shù)學(xué)模型以及常用的太陽能電池的建模方法，同時(shí)驗(yàn)證了硬件和軟件角度實(shí)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(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
　　針對(duì)要實(shí)現(xiàn)的模擬器的性能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的電流源作為模擬器主功率實(shí)現(xiàn)方式。電流源的設(shè)計(jì)過程中引入了運(yùn)放電路的穩(wěn)定性分析，借助saber仿真環(huán)境對(duì)主功率電路進(jìn)行了頻域分析，

3、并在此基礎(chǔ)上選擇了運(yùn)放電路的補(bǔ)償方案。在主功率方案確定的基礎(chǔ)之上，為確保模擬器盡可能高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)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(yùn)算電路的電壓-電流雙環(huán)控制電路實(shí)現(xiàn)了光伏陣列模擬器的設(shè)計(jì)。
　　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(duì)其動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力、電壓-電流靜態(tài)輸出特性、串聯(lián)結(jié)構(gòu)的功率擴(kuò)展方式等進(jìn)行了時(shí)域分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的模擬器理論上的可行性。并在此基礎(chǔ)之上，搭建了