[发明专利]一种应用于太阳能电池阵列模拟器的I-V外环控制方法

说明书

本发明提供了一种应用于太阳能电池阵列模拟器的I‑V外环控制方法，所述太阳能电池阵列模拟器包括数字I‑V外环控制器，所述数字I‑V外环控制器采用HLFC‑R_mI表作为I‑V外环查表控制的目标表格进行外环控制，并且在实时I‑V外环查表控制的过程中，将实时采样的模拟器输出端电压U_sas，实时进行R_m线性化计算，在进行实时查表，得到目标工作点电流值进行模拟器的功率硬件单元的功率电流值的控制；其中HLFC‑R_mI表中等效电阻R_m满足式（1）的要求。采用本发明的技术方案，在无需添加额外复杂硬件电路的基础上方便实现了高斜率I‑V曲线的线性化过程，并且同时具备PCU测试环境下工作点切换的快速收敛特性。

技术领域

本发明涉及太阳阵模拟器技术领域，尤其涉及一种应用于太阳能电池阵列模拟器的I-V外环控制方法。

背景技术

现有技术中，已有的太阳能电池阵列模拟器内部I-V外环的实现方法，主要分为两大类：其一，是采用数字式I-V外环的实现方法，绝大多是的模拟器产品均是采用该数字I-V外环的实现方案。其二，则是采用信号级模拟硬件实现方法来完成模拟器的I-V外环控制。

采用数字式I-V外环的控制方法一般采用数字查表法或实时模型计算的方法等。数字查表法的实现方法为采样模拟器输出端电压或电流信息，通过查找对应的数据表格，从而输出对应的电流或电压指令信息，从而控制模拟器输出的功率电压或电流。查表的类型可以是UI数据表，IU数据表或是RI数据表。而数学模型实时计算的方法则是采样给定当前状态模拟器输出的电压或电流信息，通过数字控制器进行实时模型计算，得出当前控制周期的期望指令信号，从而控制模拟器的功率输出情况。采用数字式I-V外环的好处是可以方便灵活的设置不同的I-V功率曲线输出，也可以方便地实现任意形式的I-V功率曲线输出，从而实现太阳能帆板遮挡，空间状态太阳能电池帆板自旋等多种形式的功率输出，对被测设备的测试更加全面，更加符合实际应用的工况条件。

采用模拟硬件I-V外环的控制方式是指采用信号级硬件电路的方式实现等效二极管或太阳能电池单体的I-V信号曲线输出，功率硬件环节将对应的信号级I-V曲线进行功率放大，实现对应二极管或太阳能电池片特性曲线相对应的I-V功率曲线输出。采用该外环控制方法，只能模拟单一的硬件二极管或某一特定的太阳能电池单体对应的输出特性，但是实现成本相对较低，适用于对被测设备的曲线多样化要求不高且需要便携方便测试的工业应用场合。

电流输出型太阳阵模拟器为了保证模拟器在设定I-V曲线的恒压区域具备良好的电流控制线性度，将电压电流关系表格转化为阻抗电流数据表格，来获得良好的电流控制线性度。传统阻抗电流式查表外环控制方法主要包括传统RI查表法以及原点投影式R_mI查表法。其中采用传统的IR查表法方式如下图1(a)所示，即提前生成所需设定曲线的RI数据表格。其I-V曲线与输出工作点的阻抗关系曲线如图1(a)所示。工作点A(U_A，I_A)在设定的I-V曲线上，所对应的阻抗即为R_A。当R_A往I-V曲线的恒流区域移动时，R_A逐渐减小并趋于0欧；当R_A往I-V曲线的恒压区移动时，R_A逐渐趋于无穷大。而一般会在RI表格中设定一个R_max，故模拟器无法正常实现开路功能的输出。