[发明专利]一种可模拟任意工况下光伏组件输出特性的模拟器

说明书

技术领域

本发明设计了一种光伏组件模拟器，特别是一种可模拟任意工况下光伏组件 输出特性的模拟器。

背景技术

当今社会面临的两大问题——环境污染问题和能源危机问题，其中环境问题 清晰的呈现在我们每个人的面前，身边的溪流水污染，雾霾频发等等。石油是人 类用得最多的不可再生能源，由于过度的挖掘开采带来了地表塌陷和水污染的问 题，我国消耗的能源75％来自煤炭，已经日益枯竭，且带来了各种环境污染问题， 这些不可再生能源的大量开采和利用带来的种种问题已经向人类敲响了警钟。而 再生能源之一——太阳能，无污染且资源丰富，地球年均光照强度为0.201kW/m2， 相当于地球一年可获得来自太阳102000TW的能量。因此，太阳能得天独厚的优 势受到了人们广泛的关注。

太阳能将会在人类生活中扮演着越来越重要的角色。光电转换势不可挡，我 国国务院发表意见指出，2015年全总装机容量要达3500,0000KW以上，在国家的 领导下，光伏发电产业将到达历史新高峰,而光伏组件是光伏发电系统的最基础 以及最关键的部分，在研究光伏发电系统之前，研究人员必须掌握光伏电池的输 出特性，否则无法开展进一步的实验和研发工作。因此，光伏模拟器成为重要实 用的实验装置。但是，目前的光伏模拟器只能模拟标准情况下的光伏电池输出特 性，对于任意局部阴影遮挡条件下的工作情况，即光照强度和光伏电池温度不同 时，无法提供正确的光伏阵列输出特性，具有一定的局限性，实验成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种可模拟任意工况下光伏组件输出特性 的模拟器，解决传统光伏电池模拟器只能模拟标准环境条件下的光伏电池输出特 性的缺陷，能实现模拟随机自然条件下即任意工况下、任意连接方式下的光伏组 件的光伏电池输出特性，模拟精准，设计和操作灵活简单，降低实验成本。

本发明采用如下技术方案解决上述技术问题：

一种可模拟任意工况下光伏组件输出特性的模拟器，包括PC机人机交互模 块、控制器和主电路；主电路包括整流电路和DC/DC变换器；

所述PC机人机交互模块接收输入参数并传输至控制器，输入参数包括工况 信息和光伏组件参数；控制器分别采集电网负载端的电压和电流，再根据输入参 数进行计算，输出PWM驱动信号控制主电路；整流电路对电网提供的交流电进行 整流，得到直流电并传送给DC/DC变换器，DC/DC变换器在控制器输出的PWM驱 动信号控制下对上述直流电进行直流-直流变换，并将变换结果传送到控制器， 控制器根据变换结果按光伏电池数学模型公式进行计算模拟，输出模拟结果至PC 机人机交互模块显示。

所述任意工况包括标准环境条件下的工作情况和任意局部阴影条件下的工 作情况，即光照强度和光伏电池温度均为任意设置。

所述光伏组件包括单板形式和组件形式，其中组件形式包括多个单板的串联 形式、并联形式或串并联形式。

所述输入参数包括光伏电池的开路电压、短路电流、最大功率点电压值、最 大功率点电流值、理想因子、串联内阻，还包括工作环境的光照强度和光伏板温 度，以及光伏板的连接形式和连接数量。

所述光伏电池数学模型公式为：

IL=Iph-Io(exp(q(UL+ILRS)AKT)-1)]]>

式中，