拓沃得太阳能电池板伏安特性曲线及数字式光伏模拟器的设计

TPV1000光伏模拟器

产品概述 Product overview

TPV1000系列太阳能电池整列模拟器(又名太阳能电池I-V模拟器）是采用全桥移相软开关技术,ARM、DSP双CPU控制、16bit高速ADC快速准确测量,高速DSP进行PID运算,直接输出PWM，通过填充因子（Fill Factor）可模拟多种太阳能电池的输出特性,可模拟不同光照和温度下I-V曲线，模块化设计，电源输出的高精度、低纹波、电压电流动态响应速度快，且效率高达93%,符EN50530/Sandia/CGC-GF004标准；产品主要光伏逆变器研发及测试,微网系统集成.

产品特点 Product features

◇功率容量可:600W--1500kW ；

◇可模拟太阳能电池板输出特性；

◇可模拟不同光照和温度下I-V曲线；

◇通过填充因子（Fill Factor）可模拟多种太阳能电池的输出特性；

◇可模拟太阳能电池板被遮罩时的I-V曲线；

◇可测试静态和动态下的MPPT情况，MPPT工作点实时显示于上位机软件上；

◇具有恒功率模式,具有恒内阻模式，对内阻进行设定；

◇具有强大的图形化上位机软件；

◇稳压精度高、纹波电压低；

◇采用16bit高速ADC,快速准确测量；

◇采用ARM、DSP双CPU控制；

◇应用全桥移相软开关技术；

◇动态稳定性用Matlab仿真优化；

◇采用高速DSP进行PID运算,直接输出PWM；

◇变压器采用非晶铁芯，具有高饱和磁感应强度、高导磁率、高电感量、低损耗、体积小、重量轻、抗电磁干扰能力强、频率特性优良、温度稳定性高的特性；

◇快速存储9组数据（电压，电流，功率）；

◇具有过压、过流、过温、短路保护功能；

◇电压、电流、时间设定，数字式按键输入，准确度高；

◇具有RS232C通讯接口（RS485,GPIB为可选）；

◇产品通过CE认证；

◇符合EN50530/Sandia/CGC-GF004标准.

全球性的能源危机迫使越来越多的国家开始重视新能源的研究，光伏发电作为其中很重要的一种也得到了广泛研究。但是，由于光伏电池造价高，导致研究成本很高，不利于其初期的研究。因此，很有必要设计一种成本较低，能够代替实际光伏电池阵列来进行各种光伏实验的太阳能电池模拟器。

　　本文所设计的太阳能电池模拟器以 BUCK 电路为基础，采用 ARM 控制，并加入了电流 PI 控制方式来改善系统动态性能和稳态精度。此外，本文还采用四折线法来对光伏电池阵列的特性曲线进行分段拟合，并进行了仿真验证。

　太阳能电池板伏安特性曲线

　　图 1 所示是太阳能电池板输出 I-U 特性曲线随日照、温度的变化情况。太阳能电池板模拟器需要能够模拟出不同温度、不同光照下的各种曲线，换言之，模拟器最终要能够模拟出许多条曲线。但是，某一时间下，日照强度和温度是一定的，在此时间下，输出曲线也只有一条符合要求。设计时可根据设定的日照强度和温度来计算确定输出哪一条曲线。实际做法是将不同日照、不同温度下的曲线计算出来后将其离散化，并以数据表的形式存入 ARM 控制器中。存入的曲线越多，所能覆盖的温度日照范围越广。