[發(fā)明專利]一種太陽能光伏電池模擬系統(tǒng)及用于該系統(tǒng)的模擬方法

有效

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• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102411075A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設計）人: 曹西飛;余學渭;鄧群;藍林虹;尤強強;黃官仲
• 申請（專利權）人: 寧波高新區(qū)新誠電子有限公司
• 主分類號: G01R1/28
• 分類號: G01R1/28;G01R31/40
• 代理公司: 北京東正專利代理事務所(普通合伙) 11312
• 代理人: 劉瑜冬

技術領域

本發(fā)明屬于太陽能光伏發(fā)電模擬技術設備領域，尤其是一種光伏電池模擬系統(tǒng)及用于該系統(tǒng)的模擬方法。

背景技術

自20世紀90年代后半期以來，在國家的大力扶持下，太陽能光伏發(fā)電進入了快速發(fā)展時期。最近10年和最近5年太陽能電池是的年平均增長率分別為41.3%和49.5%。在我們的日常生活中，可以經(jīng)常見到利用太陽能電池來供電的一些應用，例如太陽能熱水器，太陽能路燈、太陽能供電的計算器、甚至手機等，同時，由于并網(wǎng)技術的發(fā)展，并網(wǎng)發(fā)電的應用比例越來越大。太陽能光伏發(fā)電在能源結構中正在發(fā)揮著越來越大的替代作用。并網(wǎng)逆變器是并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中的重要部件，其各方面的性能直接影響了整個光伏發(fā)電系統(tǒng)。因此，對并網(wǎng)逆變器的研究一直以來都是光伏行業(yè)的一個熱點和重點。對逆變器的研究測試需要接到太陽能電池板上，但是由于各個廠家生產(chǎn)的太陽能電池板品質參數(shù)均不大相同，在不同的應用系統(tǒng)中，太陽能電池板的參數(shù)和搭配是固定無法更改的，最重要的是，對其的測試受到天氣變化和地理環(huán)境的限制，因此為逆變器的測試研究帶來了極大的不便。

發(fā)明內容

本發(fā)明提出了一種光伏電池模擬系統(tǒng)及用于該系統(tǒng)的模擬方法,該系統(tǒng)和方法能模擬輸出在不同的條件下的太陽能板輸出特性曲線，為光伏逆變器的研發(fā)提供方便。

一種太陽能光伏電池模擬系統(tǒng)，其技術方案為，包括人機界面組件、供電裝置、控制核心和電池模擬裝置，其特征在于，人機界面組件和控制核心通過通訊組件連接在一起，供電裝置分別與人機界面組件、控制核心和電池模擬裝置相連接，電池模擬裝置與控制核心相連接并受其控制。本技術方案中，采用人機界面組件對系統(tǒng)參數(shù)如：光照強度、溫度、天氣狀況等進行設定，供電裝置向整個系統(tǒng)供電，電池模擬裝置在控制核心的控制下模擬太陽能電池在已經(jīng)設定的參數(shù)條件下的供電情況。

所述電池模擬裝置還包括數(shù)字開關電源、數(shù)字可調線性電源和電池模擬器，數(shù)字可調線性電源將數(shù)字開關電源和電池模擬器連接到一起。

所述人機界面組件包括顯示器、處理器和輸入模塊，處理器分別與顯示器和輸入模塊相連接。

所述通訊組件采用CAN總線、485總線、RS232和工業(yè)以太網(wǎng)通信中的一種。

一種應用于權利要求1所述系統(tǒng)的太陽能光伏電池模擬方法，其技術方案包括以下步驟，

（1）控制核心采集線性電源輸出的電壓/電流，同時將電壓/電流參數(shù)反饋給人機界面組件；

（2）控制核心對步驟（1）采集的電流/電壓進行分析，分析電流/電壓是否過載；

（3）若步驟（2）中的電流/電壓出現(xiàn)過載情況，則控制核心關閉電池模擬裝置，同時將錯誤信息反饋給人機界面組件；

（4）若步驟（2）中的輸入電壓/電流未出現(xiàn)過載，則控制核心將根據(jù)當前采樣得到的輸出電壓/電流值，并通過由人機界面組件事先設置好的參數(shù)選取擬合公式計算出下一周期輸出電流值，然后通過控制電源輸出電壓控制電池模擬裝置輸出該電流值。

上述方法中的擬合公式為模擬光伏電池特性曲線的分段函數(shù)。

上述分段函數(shù)以光伏電池特性曲線為參考，將特性曲線按照電壓大小分為若干段，然后分推導合每段曲線的擬合公式。

上述擬曲線擬合公式的推導方法為：采用近似取半的方法對光伏特性曲線進行分段，即第一段的長度近似為整條特性曲線長度的一半,第二段的長度近似為剩余特性曲線長度的一半,依次類推將整個曲線分為若干段；在擬合時,將分段后的曲線按照電壓值得大小分為低壓段和高壓段，對低壓段采用一次多項式進行擬合,對高壓段采用二次多項式進行擬合。

本發(fā)明使用時，首先由人機界面組件對電池模擬裝置發(fā)送設置命令信息，控制核心收到信息后，跟據(jù)指令來控制電池模擬裝置的電壓、電流輸出；同時，控制核心采集負載逆變器的輸出電壓、電流用于本系統(tǒng)控制核心的運算參數(shù)，同時計算負載的最大功率點跟蹤（MPPT）效率，并反饋給人機界面組件顯示出來，為用戶設計MPPT算法提供參考依據(jù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種實施方式的結構框型示意圖；

圖2是本發(fā)明一種實施例中所采用的光伏電池特性曲線示意圖；

圖3是本發(fā)明數(shù)字開關電源的一種實施方式的電路原理示意圖；

圖4是本發(fā)明數(shù)字可調線性電源的一種實施方式的電路原理示意圖；

圖5是本發(fā)明方法的一種實施方式的流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。

參照圖1，本發(fā)明的一種實施方式的框型示意圖。