[发明专利]一种太阳能光伏电池模拟系统及用于该系统的模拟方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能光伏发电模拟技术设备领域，尤其是一种光伏电池模拟系统及用于该系统的模拟方法。

背景技术

自20世纪90年代后半期以来，在国家的大力扶持下，太阳能光伏发电进入了快速发展时期。最近10年和最近5年太阳能电池是的年平均增长率分别为41.3%和49.5%。在我们的日常生活中，可以经常见到利用太阳能电池来供电的一些应用，例如太阳能热水器，太阳能路灯、太阳能供电的计算器、甚至手机等，同时，由于并网技术的发展，并网发电的应用比例越来越大。太阳能光伏发电在能源结构中正在发挥着越来越大的替代作用。并网逆变器是并网光伏系统中的重要部件，其各方面的性能直接影响了整个光伏发电系统。因此，对并网逆变器的研究一直以来都是光伏行业的一个热点和重点。对逆变器的研究测试需要接到太阳能电池板上，但是由于各个厂家生产的太阳能电池板品质参数均不大相同，在不同的应用系统中，太阳能电池板的参数和搭配是固定无法更改的，最重要的是，对其的测试受到天气变化和地理环境的限制，因此为逆变器的测试研究带来了极大的不便。

发明内容

本发明提出了一种光伏电池模拟系统及用于该系统的模拟方法,该系统和方法能模拟输出在不同的条件下的太阳能板输出特性曲线，为光伏逆变器的研发提供方便。

一种太阳能光伏电池模拟系统，其技术方案为，包括人机界面组件、供电装置、控制核心和电池模拟装置，其特征在于，人机界面组件和控制核心通过通讯组件连接在一起，供电装置分别与人机界面组件、控制核心和电池模拟装置相连接，电池模拟装置与控制核心相连接并受其控制。本技术方案中，采用人机界面组件对系统参数如：光照强度、温度、天气状况等进行设定，供电装置向整个系统供电，电池模拟装置在控制核心的控制下模拟太阳能电池在已经设定的参数条件下的供电情况。

所述电池模拟装置还包括数字开关电源、数字可调线性电源和电池模拟器，数字可调线性电源将数字开关电源和电池模拟器连接到一起。

所述人机界面组件包括显示器、处理器和输入模块，处理器分别与显示器和输入模块相连接。

所述通讯组件采用CAN总线、485总线、RS232和工业以太网通信中的一种。

一种应用于权利要求1所述系统的太阳能光伏电池模拟方法，其技术方案包括以下步骤，

（1）控制核心采集线性电源输出的电压/电流，同时将电压/电流参数反馈给人机界面组件；

（2）控制核心对步骤（1）采集的电流/电压进行分析，分析电流/电压是否过载；

（3）若步骤（2）中的电流/电压出现过载情况，则控制核心关闭电池模拟装置，同时将错误信息反馈给人机界面组件；

（4）若步骤（2）中的输入电压/电流未出现过载，则控制核心将根据当前采样得到的输出电压/电流值，并通过由人机界面组件事先设置好的参数选取拟合公式计算出下一周期输出电流值，然后通过控制电源输出电压控制电池模拟装置输出该电流值。

上述方法中的拟合公式为模拟光伏电池特性曲线的分段函数。

上述分段函数以光伏电池特性曲线为参考，将特性曲线按照电压大小分为若干段，然后分推导合每段曲线的拟合公式。

上述拟曲线拟合公式的推导方法为：采用近似取半的方法对光伏特性曲线进行分段，即第一段的长度近似为整条特性曲线长度的一半,第二段的长度近似为剩余特性曲线长度的一半,依次类推将整个曲线分为若干段；在拟合时,将分段后的曲线按照电压值得大小分为低压段和高压段，对低压段采用一次多项式进行拟合,对高压段采用二次多项式进行拟合。

本发明使用时，首先由人机界面组件对电池模拟装置发送设置命令信息，控制核心收到信息后，跟据指令来控制电池模拟装置的电压、电流输出；同时，控制核心采集负载逆变器的输出电压、电流用于本系统控制核心的运算参数，同时计算负载的最大功率点跟踪（MPPT）效率，并反馈给人机界面组件显示出来，为用户设计MPPT算法提供参考依据。

附图说明

图1是本发明的一种实施方式的结构框型示意图；

图2是本发明一种实施例中所采用的光伏电池特性曲线示意图；

图3是本发明数字开关电源的一种实施方式的电路原理示意图；

图4是本发明数字可调线性电源的一种实施方式的电路原理示意图；

图5是本发明方法的一种实施方式的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

参照图1，本发明的一种实施方式的框型示意图。