[發(fā)明專(zhuān)利]太陽(yáng)能電池陣列模擬器工作點(diǎn)控制型I-V外環(huán)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811086345.8
• 申請(qǐng)日: 2018-09-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109240398B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金珊珊;張東來(lái);王超;趙敏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳市航天新源科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G05F1/46
• 分類(lèi)號(hào): G05F1/46
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡吉科

本發(fā)明針對(duì)太陽(yáng)能電池陣列模擬器無(wú)法正常模擬高填充因子或高切線斜率dI/dU的高非線性度I?V曲線的問(wèn)題，提出了工作點(diǎn)控制型I?V外環(huán)控制方法。本發(fā)明方法克服了傳統(tǒng)單一的電流控制型或電壓控制型方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)高非線性I?V曲線的控制缺陷，采用模擬器輸出端電壓和電流同時(shí)控制的工作點(diǎn)控制方法，無(wú)需考慮設(shè)定I?V曲線的非線性程度，便可實(shí)現(xiàn)模擬器輸出功率工作點(diǎn)準(zhǔn)確收斂于期望設(shè)定工作點(diǎn)。并且在輸出端負(fù)載工作點(diǎn)切換的工況條件下，該工作點(diǎn)控制方法可快速并準(zhǔn)確地收斂于目標(biāo)工作點(diǎn)，可保證太陽(yáng)能電池陣列模擬器具備較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力以及較高的控制模擬精度，非常適用于航天器電源測(cè)試系統(tǒng)領(lǐng)域的空間太陽(yáng)能電池陣列模擬器的應(yīng)用場(chǎng)合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽(yáng)陣模擬器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽(yáng)能電池陣列模擬器工作點(diǎn)控制型I-V外環(huán)控制方法。

背景技術(shù)

已有的太陽(yáng)能電池陣列模擬器內(nèi)部I-V外環(huán)的實(shí)現(xiàn)方法，主要分為兩大類(lèi)：其一，是采用數(shù)字式I-V外環(huán)的實(shí)現(xiàn)方法，絕大多是的模擬器產(chǎn)品均是采用該數(shù)字I-V外環(huán)的實(shí)現(xiàn)方案。其二，則是采用信號(hào)級(jí)模擬硬件實(shí)現(xiàn)方法來(lái)完成模擬器的I-V外環(huán)控制。

采用數(shù)字式I-V外環(huán)的控制方法一般采用數(shù)字查表法或?qū)崟r(shí)模型計(jì)算的方法等。數(shù)字查表法的實(shí)現(xiàn)方法為采樣模擬器輸出端電壓或電流信息，通過(guò)查找對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表格，從而輸出對(duì)應(yīng)的電流或電壓指令信息，從而控制模擬器輸出的功率電壓或電流。查表的類(lèi)型可以是UI數(shù)據(jù)表，IU數(shù)據(jù)表或是RI數(shù)據(jù)表。而數(shù)學(xué)模型實(shí)時(shí)計(jì)算的方法則是采樣給定當(dāng)前狀態(tài)模擬器輸出的電壓或電流信息，通過(guò)數(shù)字控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)模型計(jì)算，得出當(dāng)前控制周期的期望指令信號(hào)，從而控制模擬器的功率輸出情況。采用數(shù)字式I-V外環(huán)的好處是可以方便靈活的設(shè)置不同的I-V功率曲線輸出，也可以方便地實(shí)現(xiàn)任意形式的I-V功率曲線輸出，從而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能帆板遮擋，空間狀態(tài)太陽(yáng)能電池帆板自旋等多種形式的功率輸出，對(duì)被測(cè)設(shè)備的測(cè)試更加全面，更加符合實(shí)際應(yīng)用的工況條件。

采用模擬硬件I-V外環(huán)的控制方式是指采用信號(hào)級(jí)硬件電路的方式實(shí)現(xiàn)等效二極管或太陽(yáng)能電池單體的I-V信號(hào)曲線輸出，功率硬件環(huán)節(jié)將對(duì)應(yīng)的信號(hào)級(jí)I-V曲線進(jìn)行功率放大，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)二極管或太陽(yáng)能電池片特性曲線相對(duì)應(yīng)的I-V功率曲線輸出。采用該外環(huán)控制方法，只能模擬單一的硬件二極管或某一特定的太陽(yáng)能電池單體對(duì)應(yīng)的輸出特性，但是實(shí)現(xiàn)成本相對(duì)較低，適用于對(duì)被測(cè)設(shè)備的曲線多樣化要求不高且需要便攜方便測(cè)試的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合。

已有技術(shù)的問(wèn)題

單一查表型的數(shù)字式I-V外環(huán)控制方法，在所要模擬的I-V曲線的某一特定區(qū)域存在一定的非線性控制的問(wèn)題。如UI查表法是給定模擬器輸出端電壓信息給出期望表格中的電流指令信息，從而控制模擬器輸出期望的功率電流值。但是該控制邏輯在I-V曲線的最大功率點(diǎn)的右側(cè)會(huì)存在嚴(yán)重的非線性問(wèn)題，即很小的輸出電壓變化對(duì)應(yīng)著UI表格中較大的電流變化，并且當(dāng)I-V曲線的切線斜率dI/dU越大，非線性問(wèn)題越嚴(yán)重，從而導(dǎo)致模擬器在該區(qū)域無(wú)法收斂于期望的曲線工作點(diǎn)，出現(xiàn)在期望工作點(diǎn)振蕩的問(wèn)題。同樣的問(wèn)題也會(huì)出現(xiàn)在單一的RI查表法表和實(shí)時(shí)模型計(jì)算的方法。

而模擬硬件I-V外環(huán)的實(shí)現(xiàn)方法的控制邏輯與單一數(shù)字查表法的控制邏輯類(lèi)似，也是需要給定模擬器當(dāng)前狀態(tài)的電壓或電流信息，通過(guò)信號(hào)級(jí)模擬硬件I-V曲線發(fā)生器，輸出相應(yīng)期望的電流或電壓信息，從而實(shí)現(xiàn)功率放大環(huán)節(jié)的電流或電壓輸出。同樣在模擬硬件的I-V曲線斜率dI/dU過(guò)大的條件下，功率放大的硬件電路無(wú)法準(zhǔn)確控制在期望I-V曲線的工作點(diǎn)上，從而導(dǎo)致在特定的非線性區(qū)域出現(xiàn)模擬器輸出電壓電流振蕩的問(wèn)題。

總結(jié)上述已有技術(shù)的控制缺陷，即由于I-V外環(huán)控制方法的局限性，使得現(xiàn)階段的太陽(yáng)能電池陣列模擬器設(shè)備無(wú)法模擬輸出dI/dU斜率過(guò)高的I-V曲線，在某些特定的應(yīng)用場(chǎng)合，無(wú)法對(duì)被測(cè)設(shè)備的潛在缺陷進(jìn)行測(cè)試暴露，從而影響到被測(cè)設(shè)備電源產(chǎn)品的可靠性，增加了被測(cè)電源產(chǎn)品的使用風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容