基于Labview的模拟光伏MPPT研究

1

作者 方波 陈政辑 +1 位作者 唐健竣 段伟杰 《科技创新与应用》 2024年第6期53-56,共4页

根据光伏电池的物理数学模型,以及基于Boost变换器稳态工作原理推导出来的光伏占空比扰动控制机理和扰动观察法控制流程,采用电压源串联电阻替代光伏电池板,并采用STC15W4K32S4单片机作为主控单元通过编程实现模拟光伏MPPT爬山法控制策... 根据光伏电池的物理数学模型,以及基于Boost变换器稳态工作原理推导出来的光伏占空比扰动控制机理和扰动观察法控制流程,采用电压源串联电阻替代光伏电池板,并采用STC15W4K32S4单片机作为主控单元通过编程实现模拟光伏MPPT爬山法控制策略,采用Labview对模拟光伏的电压、电流的采样,通过Labview图形编程实现对模拟光伏系统工作状态和MPPT控制策略实施效果的实时直观呈现。实验结果表明,利用Labview强大的数据采集、处理、图形功能能够方便地把复杂系统状态和控制策略的实施效果实时直观地呈现出来,为光伏等系统的研究开发提供方便,对光伏控制器的研究设计具有实际意义。 展开更多

关键词 最大功率点跟踪 占空比扰动 扰动观察法 模拟光伏 LABVIEW

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Bezier函数和混合控制的光伏模拟器优化设计 被引量：1

2

作者 朱显辉 刘忠武 +1 位作者 付朕 崔世炜 《电力电子技术》 2024年第4期89-94,共6页

对当前光伏电池模拟器存在的误差、纹波和响应时间难以兼顾的问题,从I-U曲线建模、硬件参数优化和控制策略改进3个关键环节入手,提出了一种新的光伏电池模拟器设计方法。首先,利用两条平滑连接二阶Bezier曲线拟合光伏电池的输出特性;其... 对当前光伏电池模拟器存在的误差、纹波和响应时间难以兼顾的问题,从I-U曲线建模、硬件参数优化和控制策略改进3个关键环节入手,提出了一种新的光伏电池模拟器设计方法。首先,利用两条平滑连接二阶Bezier曲线拟合光伏电池的输出特性;其次,采用正态分布配置特性曲线不同点的权重,构建了基于Buck变换器电压输出纹波和阻尼系数的多目标函数,借助粒子群算法求解出整个电压域内电感和电容的优化结果;再次,设计了以最大功率点为分界点的电压和电流混合控制策略。最后,搭建了硬件试验平台。结果表明,所设计的光伏模拟器响应时间小于7 ms,电压和电流的误差均不超过1.7%,有效地兼顾了精度与响应时间,减少了输出电压纹波。 展开更多

关键词 光伏电池模拟器 BUCK变换器 粒子群算法

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光伏模拟系统建模与控制器参数优化 被引量：4

3

作者 郑鹤玲 毕大强 葛宝明 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2011年第18期49-55,共7页

针对目前光伏模拟器设计中存在的电压、电流输出范围小,纹波大,参数调节时间长等问题,提出了一个新的控制器设计方案。利用状态平均法,建立了光伏模拟器的数学模型和控制器模型,获得系统的闭环传递函数。再利用传递函数和波特图对控制... 针对目前光伏模拟器设计中存在的电压、电流输出范围小,纹波大,参数调节时间长等问题,提出了一个新的控制器设计方案。利用状态平均法,建立了光伏模拟器的数学模型和控制器模型,获得系统的闭环传递函数。再利用传递函数和波特图对控制器参数进行优化,为控制器的设计提供了理论依据。通过Matlab仿真,验证了用频率特性法得到的控制器参数比经验法获得的PI控制参数更加合理。在实验室内搭建硬件实验平台,实验结果证明用频率特性法进行参数设计,扩大了光伏模拟器的输出范围,减小了电流的输出纹波,使得在负载较低时,光伏模拟器仍可较好地模拟光伏特性曲线。 展开更多

关键词 光伏模拟器 状态空间平均法 BUCK电路 频率特性 参数优化

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大功率光伏电池阵列模拟器研究 被引量：6

4

作者 张长征 陈乔夫 邹建章 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1461-1465,共5页

为满足实验室中光伏逆变器综合性能测试的需要,提出一种新型的大功率光伏电池阵列模拟器。分析了输出的I-V特性曲线指令信号的运算方法,利用三相电压型高频PWM整流电路实现指令信号的功率放大,介绍了光伏电池阵列模拟器的控制方案。仿... 为满足实验室中光伏逆变器综合性能测试的需要,提出一种新型的大功率光伏电池阵列模拟器。分析了输出的I-V特性曲线指令信号的运算方法,利用三相电压型高频PWM整流电路实现指令信号的功率放大,介绍了光伏电池阵列模拟器的控制方案。仿真结果表明该光伏电池阵列模拟器具有很好的稳态与动态性能。 展开更多

关键词 光伏电池阵列模拟器 I-V 特性曲线 P-V特性曲线 PWM整流

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基于模糊PI控制的大功率光伏模拟器 被引量：2

5

作者 宁佳 张继元 +1 位作者 舒杰 丁建宁 《可再生能源》 CAS 北大核心 2017年第4期559-565,共7页

针对大功率光伏模拟器控制设计的不足之处,提出一种基于模糊控制和PI控制相结合的控制方法,通过电压电流输出信号与光伏参考V-I特性相比求得误差,再经模糊PI控制器运算及SVPWM模块产生控制信号,为保证模拟器安全稳定运行,引入开路电压... 针对大功率光伏模拟器控制设计的不足之处,提出一种基于模糊控制和PI控制相结合的控制方法,通过电压电流输出信号与光伏参考V-I特性相比求得误差,再经模糊PI控制器运算及SVPWM模块产生控制信号,为保证模拟器安全稳定运行,引入开路电压单独控制回路。最后通过Matlab仿真和样机实验,验证了该控制策略具有较好的动态性能和较高的稳态精度。 展开更多

关键词 模糊控制 PI控制 光伏模拟器 大功率 开路控制

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基于TMS320F2812和BUCK电路的光伏阵列模拟器 被引量：7

6

作者 周华安 王海鸥 +1 位作者 孟志强 曹龙益 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期42-47,共6页

采用TMS320F2812DSP为控制器,BUCK电路为主电路,研究与设计了一种新型光伏阵列模拟器.模拟算法利用模拟器负载电流与阵列特性电流的差值控制BUCK电路开关的占空比,调节模拟器输出电压,使模拟器的工作点逐步逼近光伏阵列I-V特性的工作点... 采用TMS320F2812DSP为控制器,BUCK电路为主电路,研究与设计了一种新型光伏阵列模拟器.模拟算法利用模拟器负载电流与阵列特性电流的差值控制BUCK电路开关的占空比,调节模拟器输出电压,使模拟器的工作点逐步逼近光伏阵列I-V特性的工作点,实现对光伏阵列输出特性的模拟.阵列的特性电流值由存贮于DSP中的工程数学模型,根据选定的不同光照量和环境温度条件计算得到.MATLAB仿真和模拟器样机的实验结果表明,本文模拟器的逼近与稳定时间约为80ms,仅为传统逐点逼近法的25%,且超调小于4%,稳态误差小于1%,均优于传统逼近法,且能够实现光伏阵列不同I-V特性曲线的完整模拟. 展开更多

关键词 光伏阵列模拟器 数字信号处理器（DSP） BUCK电路 电流差值控制 I-V特性 模拟

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基于MSP430和组态王的光伏阵列模拟器的设计 被引量：1

7

作者 公茂法 王万乐 +2 位作者 李志 樊淑娴 冯洁 《电测与仪表》 北大核心 2017年第6期49-54,共6页

在进行现场试验时,无法在短时间内得到光伏阵列随环境变化的输出特性。为了解决这个问题,根据光伏阵列的物理模型建立了光伏阵列数学模型,并且使用Simulink软件仿真验证了模型的正确性,在此基础上,采用MSP430芯片作为主控芯片,组态王软... 在进行现场试验时,无法在短时间内得到光伏阵列随环境变化的输出特性。为了解决这个问题,根据光伏阵列的物理模型建立了光伏阵列数学模型,并且使用Simulink软件仿真验证了模型的正确性,在此基础上,采用MSP430芯片作为主控芯片,组态王软件作为上位机软件设计了一种光伏阵列模拟器,通过输入不同的光照强度、环境温度等外部环境条件寻找工作点,控制斩波电路的输出电压,模拟不同环境条件下光伏阵列的输出特性。 展开更多

关键词 光伏阵列模拟器 仿真 MSP430 组态王

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基于推挽正激电路和实时组态环境的光伏模拟器设计与实现 被引量：3

8

作者 张计科 王生铁 田立欣 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期633-640,共8页

从研究小型光伏发电系统需求出发,为提高软硬件开发效率及可靠性,本着硬件模块化和软件组态化的原则,设计并实现了基于推挽正激电路和实时组态环境的小型光伏模拟器。推挽正激电路可抑制直流变换器中变压器铁心偏磁及开关管两端的关断... 从研究小型光伏发电系统需求出发,为提高软硬件开发效率及可靠性,本着硬件模块化和软件组态化的原则,设计并实现了基于推挽正激电路和实时组态环境的小型光伏模拟器。推挽正激电路可抑制直流变换器中变压器铁心偏磁及开关管两端的关断电压尖峰,而组态软件可方便构造及调整光伏阵列、光照强度、光伏阵列本体温度等模型及参数。实验结果表明,该光伏模拟器不但可较精准地模拟不同自然条件下光伏阵列的输出特性,动态响应好,达到不依赖于太阳光照而具有实际光伏阵列输出特性较理想的模拟效果,而且可使离线仿真和在线运行统一在Matlab/Simulink平台下组态和运行,调整方便、软件开发效率高。该文的工作对于实验室研究小型光伏发电具有重要参考价值。 展开更多

关键词 小型光伏发电 光伏模拟器 推挽正激电路 实时组态环境 输出特性

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基于推挽正激电路的数字光伏模拟器建模与控制器参数设计 被引量：3

9

作者 张计科 王生铁 +1 位作者 王志和 田立欣 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期508-515,共8页

针对基于推挽正激电路的数字光伏模拟器尚缺乏系统的控制器参数设计方法的问题,在介绍数字光伏模拟器总体结构及工作原理的基础上,利用状态空间平均法,建立推挽正激电路及系统的数学模型;针对负载电阻RL随系统的工作点变化导致控制器参... 针对基于推挽正激电路的数字光伏模拟器尚缺乏系统的控制器参数设计方法的问题,在介绍数字光伏模拟器总体结构及工作原理的基础上,利用状态空间平均法,建立推挽正激电路及系统的数学模型;针对负载电阻RL随系统的工作点变化导致控制器参数难以确定的问题,采用零极点对消技术和通过对以ki和RL分别为变量的根轨迹性能分析及频率特性分析,进行系统化的控制器参数设计,并进行稳态和动态性能实验验证。实验结果表明,基于状态空间平均法建模所设计的控制器参数应用到实际系统中具有良好的动态和稳态性能,使光伏模拟器具有有效工作范围宽、稳态精度高、控制性能好的优点,从而可验证所论数字光伏模拟器建模与控制器参数设计的正确性和可行性。 展开更多

关键词 数字式光伏模拟器 推挽正激电路 建模 状态空间平均法 根轨迹法 参数设计

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MW级光伏模拟器设计及工程应用 被引量：1

10

作者 张长春 赵尚 +1 位作者 许钒 王乐 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2021年第5期110-112,116,共4页

最大功率点追踪(MPPT)效率测试影响光伏逆变器的应用,而太阳能光伏阵列受制于自然因素影响较大,无法满足逆变器生产及研发需求。此处研究可模拟光伏阵列的光伏模拟器,从硬件拓扑、控制方式方面进行阐述,并将研究成果应用于工程实际。

关键词 逆变器 光伏阵列 光伏模拟器

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一种电流型光伏模拟器的分析和设计 被引量：2

11

作者 赵明 杨旭 +1 位作者 赵春朋 常欣丽 《电源学报》 2011年第6期29-33,共5页

光伏模拟器是用于光伏产品实验与测试的可以模拟光伏阵列输出特性的电源。因为光伏模拟器工作时候级联光伏逆变器,而光伏逆变器的输入阻抗特性直接影响着模拟器的输出特性,在某些条件下甚至会导致其工作不稳定。论文在小信号模型下分析... 光伏模拟器是用于光伏产品实验与测试的可以模拟光伏阵列输出特性的电源。因为光伏模拟器工作时候级联光伏逆变器,而光伏逆变器的输入阻抗特性直接影响着模拟器的输出特性,在某些条件下甚至会导致其工作不稳定。论文在小信号模型下分析了光伏逆变器对光伏模拟器的影响,并给出了光伏模拟器的设计要点。设计出一种光伏模拟器控制系统,实验结果表明,所设计的光伏模拟器能够准确、快速地模拟光伏阵列特性,可以作为光伏逆变器的研发和测试电源。 展开更多

关键词 光伏模拟器 光伏逆变器 小信号模型 前馈

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数字式光伏模拟器的研究与设计 被引量：2

12

作者 张明锐 朱子凡 周春 《电网与清洁能源》 2014年第10期124-131,共8页

为在光伏实验系统中模拟光伏电池外特性,克服自然条件下多种环境因素的复合影响和功率器件性能差异对电池输出特性的影响,实现温度、光照强度改变等条件下光伏电池真实外特性的模拟。设计了一种基于三相AC-DC整流器结构的光伏模拟器,硬... 为在光伏实验系统中模拟光伏电池外特性,克服自然条件下多种环境因素的复合影响和功率器件性能差异对电池输出特性的影响,实现温度、光照强度改变等条件下光伏电池真实外特性的模拟。设计了一种基于三相AC-DC整流器结构的光伏模拟器,硬件部分基于三相电压型PWM整流器,软件部分基于单二极管光伏电池模型的模拟算法,详细推导了模型参数的计算方法;采用电压电流双环控制策略,保证输出电压的跟踪精度及响应速度,并加入负载电流前馈补偿控制,提升直流电压抗扰动性能。模拟器能够精确模拟光照、温度及阴影遮挡等条件下的光伏阵列外特性,电压控制偏差为±0.001 V,响应时间为20 ms。 展开更多

关键词 光伏模拟器 外特性 PWM整流器 数学模型 光照温度突变 阴影遮挡

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模糊PID控制技术在单级高PFC拓扑光伏模拟器设计中的研究应用 被引量：1

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作者 孟志强 张凯 +1 位作者 周华安 邵武 《计算机应用与软件》 2017年第8期81-86,共6页

研究一种采用基于模糊PID控制的单级高PFC(power factor correction)拓扑光伏电池模拟器。通过这种变流器拓扑可同时实现高功率因数校正以及对实际光伏电池输出I-V特性曲线的跟踪模拟。采取Psim和Matlab/Simulink联合仿真对所设计的模... 研究一种采用基于模糊PID控制的单级高PFC(power factor correction)拓扑光伏电池模拟器。通过这种变流器拓扑可同时实现高功率因数校正以及对实际光伏电池输出I-V特性曲线的跟踪模拟。采取Psim和Matlab/Simulink联合仿真对所设计的模拟器系统进行了仿真分析与研究。仿真结果表明,无论是在静态条件还是外界条件动态变换下该模拟器系统及其控制算法具有快速响应速度和高控制精度。与普通模糊控制算法进行了仿真对比分析,结果显示该算法具有更好的适用性。 展开更多

关键词 光伏模拟器 功率因素校正 BOOST变换器 模糊PID Matlab/Simulink PSIM

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基于FPGA的数字式光伏阵列模拟器的研究 被引量：2

14

作者 于飞 张强 +1 位作者 刘喜梅 王红蛟 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期817-822,共6页

针对现有的光伏阵列模拟器存在的缺陷,提出了一种基于FPGA的数字式光伏阵列模拟器。该模拟器可以模拟不同拓扑结构的光伏阵列在局部温度及辐照度参数不均衡条件下的输出I/V特性。首先在Matlab/Simulink中建立了光伏阵列的仿真模型及基... 针对现有的光伏阵列模拟器存在的缺陷,提出了一种基于FPGA的数字式光伏阵列模拟器。该模拟器可以模拟不同拓扑结构的光伏阵列在局部温度及辐照度参数不均衡条件下的输出I/V特性。首先在Matlab/Simulink中建立了光伏阵列的仿真模型及基于模糊PID控制器硬开关电源电路的光伏阵列模拟器模型。之后搭建了基于System Generator的硬件在环仿真平台,对FPGA控制器进行了硬件在环设计及仿真验证,克服了单纯软件仿真的缺点,极大地减少了开发过程的时间。最后完成了光伏阵列模拟器的实验测试,结果证明该模拟器能够良好地再现现场环境中光伏阵列的输出特性。 展开更多

关键词 光伏阵列模拟器 参数可配置 模糊PID控制器 硬件在环仿真

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一种光伏模拟电源的设计 被引量：4

15

作者 李帆 《电子科技》 2013年第5期149-150,153,共3页

为给被测试的光伏逆变器提供一个测试其最大功率点性能的环境,设计了一种光伏模拟电源。其主要由整流滤波电路和DC/DC电源组成。整流滤波电路将交流电变成直流,开关电源部分完成降压功能,通过将输出电压采样送入误差比较器中与控制器RA... 为给被测试的光伏逆变器提供一个测试其最大功率点性能的环境,设计了一种光伏模拟电源。其主要由整流滤波电路和DC/DC电源组成。整流滤波电路将交流电变成直流,开关电源部分完成降压功能,通过将输出电压采样送入误差比较器中与控制器RAM中的电压进行比较,来控制输出电流和电压,使其工作在对应的I-V曲线上。文中设计的光伏模拟电源可人为地输入温度和日照来模拟太阳能光伏曲线。 展开更多

关键词 光伏模拟电源 输出特性曲线 BUCK变换器

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光伏电池阵列模拟器研究 被引量：14

16

作者 徐鹏威 杜柯 +1 位作者 刘飞 段善旭 《通信电源技术》 2006年第5期5-8,共4页

文章分析了光伏电池阵列的输出电压电流特性,根据光伏阵列实际电压电流参数进行了仿真,给出了输出电压电流特性的仿真曲线,利用多项式对特性曲线进行了分段拟合,在此基础上利用BUCK电路设计了光伏电池阵列模拟器,采用输出电流反馈PI调... 文章分析了光伏电池阵列的输出电压电流特性,根据光伏阵列实际电压电流参数进行了仿真,给出了输出电压电流特性的仿真曲线,利用多项式对特性曲线进行了分段拟合,在此基础上利用BUCK电路设计了光伏电池阵列模拟器,采用输出电流反馈PI调节提高了系统的动态性能以及稳态精度。通过仿真和实验验证了设计的合理性。 展开更多

关键词 光伏电池阵列模拟 分段拟合 PI调节

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基于混合控制策略的光伏电池模拟器 被引量：6

17

作者 李媛 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第11期197-202,共6页

根据光伏电池输出特性数学模型,对光伏电池模拟器的动态调节过程进行了详细理论分析,指出由于光伏电池的电流-电压输出具有非线性特性,单纯的输出电压控制或输出电流控制难以实现对光伏电池输出特性的全段模拟。由此提出一种光伏电池模... 根据光伏电池输出特性数学模型,对光伏电池模拟器的动态调节过程进行了详细理论分析,指出由于光伏电池的电流-电压输出具有非线性特性,单纯的输出电压控制或输出电流控制难以实现对光伏电池输出特性的全段模拟。由此提出一种光伏电池模拟器的混合控制策略,将光伏电池输出特性划分为三部分,基于TMS320LF2407 DSP控制单元完成采样、计算和PWM输出,实现对光伏电池模拟器输出的电流电压混合控制。文章最后通过一个2kW的光伏电池模拟器样机,实现了对光伏电池阵列在不同光强、温度和负荷下的输出特性的模拟,通过分别连接并网逆变器和可变电阻性负载的测试,表明了该混合控制策略的有效性及良好的动态性能。 展开更多

关键词 光伏电池模拟器 数字控制 混合控制 最大功率点

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基于DSP控制的光伏电池阵列模拟器的研究 被引量：1

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作者 朱菊 王金梅 +2 位作者 韩世军 智腾飞 姚静 《电测与仪表》 北大核心 2013年第1期102-105,共4页

针对光伏电池阵列模拟器设计中仅使用电压控制或电流控制方式引起输出电压和电流波动的问题,提出了一种复合控制策略,将光伏电池阵列I-V特性曲线以最大功率点划分为两个区域,在近似恒流源段电流控制方式有效,在近似恒压源段电压控制方... 针对光伏电池阵列模拟器设计中仅使用电压控制或电流控制方式引起输出电压和电流波动的问题,提出了一种复合控制策略,将光伏电池阵列I-V特性曲线以最大功率点划分为两个区域,在近似恒流源段电流控制方式有效,在近似恒压源段电压控制方式有效。MATLAB软件的仿真结果验证了基于TMS320F2812 DSP控制的光伏电池阵列模拟器系统的可行性,当负载发生变化时模拟器能够在较短时间内稳定于该负载所对应的工作点输出。采用复合控制策略能有效地减小输出电压和电流的波动,且系统稳定,动态响应快。 展开更多

关键词 光伏电池阵列模拟器 TMS320F2812 复合控制策略

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基于XC164的数字式光伏阵列模拟器研制 被引量：3

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作者 韩珏 李欣 +1 位作者 林平 胡长生 《电气应用》 北大核心 2007年第12期63-66,共4页

根据硅太阳能电池的物理特性,分析了模拟器的数学模型,研制了基于英飞凌XC164的数字式光伏阵列模拟器。该模拟器选择正激变换器作为主电路拓扑,英飞凌公司的XC164单片机作为控制器,采用了寻找负载工作点的优化算法。试验表明,该模拟器... 根据硅太阳能电池的物理特性,分析了模拟器的数学模型,研制了基于英飞凌XC164的数字式光伏阵列模拟器。该模拟器选择正激变换器作为主电路拓扑,英飞凌公司的XC164单片机作为控制器,采用了寻找负载工作点的优化算法。试验表明,该模拟器能够较为精确地模拟出在各种环境条件下,光伏阵列的U-I输出曲线,并且具有良好的动态响应能力。 展开更多

关键词 光伏阵列模拟器 拉格朗日插值法 逐点差值比较法XC164正激变换器

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一种新型光伏阵列模拟器的设计研究 被引量：2

20

作者 鲁志平 王东 《电气技术》 2013年第6期29-32,共4页

在设计离网或并网运行的光伏发电系统时,如果使用真实的光伏阵列,不仅成本高、难度大,而且也难以实现各种环境条件下系统的运行状况。本文提出了一种利用虚拟仪器和恒流源等设备组成光伏阵列模拟器的快速设计方法。首先,通过对光伏电池... 在设计离网或并网运行的光伏发电系统时,如果使用真实的光伏阵列,不仅成本高、难度大,而且也难以实现各种环境条件下系统的运行状况。本文提出了一种利用虚拟仪器和恒流源等设备组成光伏阵列模拟器的快速设计方法。首先,通过对光伏电池的物理特性的分析,提取出光伏的数学模型。在Matlab环境下将实际测得的光伏特性曲线与由数学模型得到的曲线相比较,仿真结果证明该数学模型能够很好的模拟实际光伏输出。该方法利用数据采集卡对负载的电压进行检测,通过计算光伏阵列的数学模型得出模拟光伏阵列的输出电流,最后通过GPIB总线控制恒流源,由此也实现了基于恒流源的光伏阵列模拟器。 展开更多

关键词 光伏电池 虚拟仪器 光伏阵列模拟器

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