基于光伏电池模拟器的****功率点跟踪控制研究
    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l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；I为光伏电池电流。
    有：    dP／dV=IV+DI／dV    (2)由式(2)得：
    (I／V)dP／dV=I／V+dI／dV    (3)式中，I／V=G；dI／dV=△G；G为电导；△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，即dI／dV    由式(3)得到：

    在图1中的****功率点c，I／V=一dI∥dV。左边是负载线0c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，EP、RO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；PL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：

    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：

    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。