普洛德（上海）智能科技有限公司
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閱讀：66發(fā)布時間：2025-9-25
太陽能光伏 (PV) 模擬器是一種可編程電源，旨在模擬太陽能電池板。仿真器具有快速瞬態(tài)響應(yīng)，可響應(yīng)負載條件的變化并保持電壓-電流特性的輸出。
用戶可以根據(jù)系統(tǒng)規(guī)格定義太陽能電池板配置，并通過選擇環(huán)境條件來選擇合適的仿真環(huán)境條件。用戶可以輸入所需的太陽能電池板規(guī)格包括開路電壓、短路電流、溫度系數(shù)、輻照、面積和串聯(lián)電阻。
太陽能電池陣列產(chǎn)生直流輸出，其非線性特性隨溫度和輻照度的變化而變化。連接到太陽能電池陣列的電力電子系統(tǒng)（例如太陽能逆變器）會考慮變化以表征陣列的輸出并轉(zhuǎn)換的功率。太陽能電池陣列的輸出特性與標(biāo)準(zhǔn)直流電源有很大不同，因此需要對直流電源進行額外的控制，以滿足必要的系統(tǒng)規(guī)范。
連接到太陽能陣列的設(shè)備旨在通過定位工作點來功率輸出。他們還調(diào)整工作點以應(yīng)對陽光和溫度的波動。這轉(zhuǎn)化為太陽能電池陣列的電壓和電流特性的波動，主要是由于溫度、輻照度和其他環(huán)境條件的變化。通常，可以觀察到輻照度的變化會影響輸出電流，而溫度的變化會影響輸出電壓。
為了在實驗室中重現(xiàn)光伏系統(tǒng)的電流和電壓特性，以進行可靠、高效和快速的光伏能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)分析和改進，考慮了太陽能光伏模擬器的實現(xiàn)方法。傳統(tǒng)設(shè)置包括一個實驗平臺，使用發(fā)光二極管或鹵素?zé)糇鳛楣夥K的可控人造光。但它的缺點是需要大量的功率和寬闊的空間來設(shè)置設(shè)備、復(fù)雜的測試臺配置以及缺乏操縱溫度的可能性。
PV仿真器系統(tǒng)具有可重新配置的直流電源和方便的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)響應(yīng)環(huán)境條件控制，可作為重現(xiàn)不同PV模塊輸出電氣特性的工具，而不受外部大氣條件的影響。
太陽能模擬器實現(xiàn)
典型的實現(xiàn)將太陽能模擬器視為受控直流電源，無論環(huán)境條件如何，都可以重現(xiàn)PV面板特性。這源于PV仿真器的一般架構(gòu)，如圖 1所示。它包括三個關(guān)鍵要素；PV模型實現(xiàn)、控制策略和功率級控制。
PV模型復(fù)制了需要仿真的PV面板的特性。它接收溫度、輻照度和PV電壓或電流的測量值作為輸入。根據(jù)功率轉(zhuǎn)換器的控制類型，選擇PV電壓或電流輸入?？刂撇呗允枪夥Ｐ秃娃D(zhuǎn)換器之間的階段，它決定了光伏仿真器特性和負載特性之間的交點。電源轉(zhuǎn)換器可以是線性穩(wěn)壓器、具有閉環(huán)控制的可編程直流電源或開關(guān)模式電源。
圖1：太陽能光伏模擬器的通用架構(gòu)
太陽能光伏仿真器的詳細實現(xiàn)涉及典型的電源和控制電路。電源電路包含直流電源、電流控制模式下的四象限斬波器、電感濾波器L和可調(diào)電阻負載。這在圖2中進行了說明。在這里，斬波電路的輸出電流和電壓必須復(fù)制與真實 PV 模塊相同的行為。
圖2：太陽能光伏模擬器實現(xiàn)
斬波器的太陽輻照度、溫度、輸出電壓和電流值作為數(shù)字控制電路的輸入。兩個主回路用于實現(xiàn)電路的必要控制：外部電壓回路和內(nèi)部電流回路。電流回路包括一個比例積分 (PI) 控制器，該控制器根據(jù)參考信號調(diào)節(jié)模擬PV:電流并將其饋送到電壓回路。電壓回路需要溫度（T）/輻照度（G）影響算法和IV曲線線性化算法來控制仿真PV電壓并估計電流參考信號。
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