摘 要：不论光照强度及环境温度如何变化，****功率点跟踪控制都可以使光伏电池输出****功率。由于照度、环境温度等条件不可控，变化周期长，在光伏阵列发电系统中研究****功率点跟踪控制有众多不便。提出一种光伏电池模拟器，在实验室内可以模拟光伏电池特性，改变照度等外界条件。分析了在DC—DC变换器中控制占空比实现****功率点跟踪控制的方法，在基于光伏电池模拟器构建的实验系统中实现了不同照度下的****功率点跟踪控制。
关键词：光伏发电；****功率点跟踪；模拟器；实验
0 引 言
太阳能光伏发电是有光明前景的可再生能源发电技术。由于光伏电池能量转换效率较低，在光伏发电系统中都采用****功率点跟踪技术，使得无论照度、温度等外界条件如何变化，光伏电池都能输出****功率，从而充分利用光伏电池的发电能力。而在实际的光伏阵列发电系统中研究和调试****功率点跟踪控制有一定困难，这是因为照度、温度等条件的变化不可控，通常变化周期又比较长。本文提出一种光伏电池模拟器，采用亮度可调的卤素灯模拟光源，采用光伏电池单体和功率放大电路模拟光伏电池板，可以在实验室内模拟光伏发电系统。基于这种模拟器，研究****功率点跟踪控制。
1 光伏电池模拟器
光伏电池模拟器由卤素灯、光伏电池单体和功率放大器组成。卤素灯照度可调，可以用来模拟太阳光照的的变化；光伏电池单体置于卤素灯下，输出接至功率放大器；功率放大器的输出即光伏电池板的输出，即将低功率的光伏电池单体输出放大为高功率的电池板输出，这样，照度可控，温度可测，在实验室内就可以调试和比较各种****功率点跟踪控制方法。
2 ****功率点跟踪控制系统
中光伏电池模拟器和负载之间接入Buck型DC—DC转换器，通过控制DC—DC转换器的占空比D就可以实现****功率点跟踪控制。光伏电池板的电流电压特性曲线如图1中的曲线DCE所示。
光伏电池板的输出功率为：P=VI （1）式中，V为光伏电池的电压；，为光伏电池电流。
有：dP／d V=I+V·dI／d V （2）由式（2）得：
（I/ V）d_P／d V=I／V+dI／d V （3）式中，I／V=G；dI／d V-A G；G为电导；A G为增量电导。
由光伏电池的电流一电压特性曲线可以看到，随着电压的增加，电流逐渐减小，且II dI／d V
由式（3）得到：
（I／V）dP／d V=I／V+dI／d V=G+A G （4）如果G>A G，则dP／d V。>O；如果G=A G，则dP／d V=O；如果G
在图1中的****功率点C，I／V=-dI／d V。左边是负载线OC的斜率，右边是。AB的斜率。直线AB是曲线DCE在C点的线性化。等效电路图如图2所示。
图中，r表征光伏电池的内阻，Ri表征负载电阻。当这两个电阻相等的时候，光伏电池输出****功率。系统中，光伏电池的负载是Buck DC—DC变换器，Ri就是变化起的输入阻抗。此时的等效电路图如图3所示。
图中，EPR0为蓄电池组的电势和内阻；RL为负载电阻；Ri为变换器的输入阻抗；R’L为变换器的等效负载阻抗；D为DC-DC变换器的占空比。当变换器输出电流连续的时候，有：
Ri=R′I／D2 （5）如果电流不连续，
导通时间。
从式（5）和式（6）可知，通过调节占空比D 可以调节输入阻抗Ri。由图3中的电池和负载回路可知：
由以上分析可知，占空比D=1 时 Ri=R′L，占空比D=0 时，Ri=∞。****功率点跟踪控制的过程如图4所示。当电导G>A G，减小占空比D，反之G<△ G，增加占空比D。当电导G=A G t寸，光伏电池输出****功率。图中的阴影部分是****功率点跟踪控制的工作区。由式（9）可知，电池内阻R0很小，从而R′L的值很小，负载线Ri=R′L总能在负载线Ri=RMpP的左侧，即通过控制占空比D总能找到****功率输出点。
3 实验验证
搭建实验系统如图5所示。通过调节直流电源电压调节卤素灯的照度，调节DC-DC变换器的占空比实现****功率点跟踪控制。DC-DC变换器的负载时蓄电池和负载电阻的并联。整个系统通过数据采集卡由LABVIEW控制。
在这个系统中，检验光伏电池模拟器的输出特性和****功率点跟踪控制。图6是不同照度下光伏电池模拟器的输出功率一电压特性曲线族。可见，不同照度下输出特性不同，每个照度下都对应一个****功率输出点。图7是改变照度情况下的****功率点跟踪控制的结果。对比图6可以看到在每个照度下都实现了****功率点跟踪控制，并且有较好的动态响应。
4 结 论
本文提出了一种光伏电池模拟器，在实验室内可以控制照度。通过实验获得了不同照度下功率一电压输出特性。文中分析了光伏电池****功率点跟踪控制的原理和实现方法，通过单一控制DC—DC变换器的占空比实现****功率点跟踪，在基于光伏电池模拟器的实验系统中，实现了不同照度下的****点跟踪控制。
摘 要：不论光照强度及环境温度如何变化，****功率点跟踪控制都可以使光伏电池输出****功率。由于照度、环境温度等条件不可控，变化周期长，在光伏阵列发电系统中研究****功率点跟踪控制有众多不便。提出一种光伏电池模拟器，在实验室内可以模拟光伏电池特性，改变照度等外界条件。分析了在DC—DC变换器中控制占空比实现****功率点跟踪控制的方法，在基于光伏电池模拟器构建的实验系统中实现了不同照度下的****功率点跟踪控制。
关键词：光伏发电；****功率点跟踪；模拟器；实验
0 引 言
太阳能光伏发电是有光明前景的可再生能源发电技术。由于光伏电池能量转换效率较低，在光伏发电系统中都采用****功率点跟踪技术，使得无论照度、温度等外界条件如何变化，光伏电池都能输出****功率，从而充分利用光伏电池的发电能力。而在实际的光伏阵列发电系统中研究和调试****功率点跟踪控制有一定困难，这是因为照度、温度等条件的变化不可控，通常变化周期又比较长。本文提出一种光伏电池模拟器，采用亮度可调的卤素灯模拟光源，采用光伏电池单体和功率放大电路模拟光伏电池板，可以在实验室内模拟光伏发电系统。基于这种模拟器，研究****功率点跟踪控制。
1 光伏电池模拟器
光伏电池模拟器由卤素灯、光伏电池单体和功率放大器组成。卤素灯照度可调，可以用来模拟太阳光照的的变化；光伏电池单体置于卤素灯下，输出接至功率放大器；功率放大器的输出即光伏电池板的输出，即将低功率的光伏电池单体输出放大为高功率的电池板输出，这样，照度可控，温度可测，在实验室内就可以调试和比较各种****功率点跟踪控制方法。
2 ****功率点跟踪控制系统
中光伏电池模拟器和负载之间接入Buck型DC—DC转换器，通过控制DC—DC转换器的占空比D就可以实现****功率点跟踪控制。光伏电池板的电流电压特性曲线如图1中的曲线DCE所示。
光伏电池板的输出功率为：P=VI （1）式中，V为光伏电池的电压；，为光伏电池电流。
有：dP／d V=I+V·dI／d V （2）由式（2）得：
（I/ V）d_P／d V=I／V+dI／d V （3）式中，I／V=G；dI／d V-A G；G为电导；A G为增量电导。
由光伏电池的电流一电压特性曲线可以看到，随着电压的增加，电流逐渐减小，且II dI／d V
由式（3）得到：
（I／V）dP／d V=I／V+dI／d V=G+A G （4）如果G>A G，则dP／d V。>O；如果G=A G，则dP／d V=O；如果G
在图1中的****功率点C，I／V=-dI／d V。左边是负载线OC的斜率，右边是。AB的斜率。直线AB是曲线DCE在C点的线性化。等效电路图如图2所示。
图中，r表征光伏电池的内阻，Ri表征负载电阻。当这两个电阻相等的时候，光伏电池输出****功率。系统中，光伏电池的负载是Buck DC—DC变换器，Ri就是变化起的输入阻抗。此时的等效电路图如图3所示。
图中，EPR0为蓄电池组的电势和内阻；RL为负载电阻；Ri为变换器的输入阻抗；R’L为变换器的等效负载阻抗；D为DC-DC变换器的占空比。当变换器输出电流连续的时候，有：
Ri=R′I／D2 （5）如果电流不连续，
导通时间。
从式（5）和式（6）可知，通过调节占空比D 可以调节输入阻抗Ri。由图3中的电池和负载回路可知：
由以上分析可知，占空比D=1 时 Ri=R′L，占空比D=0 时，Ri=∞。****功率点跟踪控制的过程如图4所示。当电导G>A G，减小占空比D，反之G<△ G，增加占空比D。当电导G=A G t寸，光伏电池输出****功率。图中的阴影部分是****功率点跟踪控制的工作区。由式（9）可知，电池内阻R0很小，从而R′L的值很小，负载线Ri=R′L总能在负载线Ri=RMpP的左侧，即通过控制占空比D总能找到****功率输出点。
3 实验验证
搭建实验系统如图5所示。通过调节直流电源电压调节卤素灯的照度，调节DC-DC变换器的占空比实现****功率点跟踪控制。DC-DC变换器的负载时蓄电池和负载电阻的并联。整个系统通过数据采集卡由LABVIEW控制。
在这个系统中，检验光伏电池模拟器的输出特性和****功率点跟踪控制。图6是不同照度下光伏电池模拟器的输出功率一电压特性曲线族。可见，不同照度下输出特性不同，每个照度下都对应一个****功率输出点。图7是改变照度情况下的****功率点跟踪控制的结果。对比图6可以看到在每个照度下都实现了****功率点跟踪控制，并且有较好的动态响应。
4 结 论
本文提出了一种光伏电池模拟器，在实验室内可以控制照度。通过实验获得了不同照度下功率一电压输出特性。文中分析了光伏电池****功率点跟踪控制的原理和实现方法，通过单一控制DC—DC变换器的占空比实现****功率点跟踪，在基于光伏电池模拟器的实验系统中，实现了不同照度下的****点跟踪控制。
作者简介：田立坤，研究生，从事电动驱动电源研究。
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