[發明專利]光伏陣列模擬器教學實驗裝置

在審

• 申請號: 201910352630.8
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN109949672A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 程若發;江曉舟
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 張文杰

本發明涉及一種光伏陣列模擬器教學實驗裝置，LC濾波器的輸出端作為光伏陣列模擬輸出，LC濾波器的輸出端經輸出電流傳感器與電壓電流檢測裝置輸入端連接；輸出電壓電流檢測裝置輸出端與MCU中央控制器的一個ADC轉換接口連接；輸入電壓傳感器通過輸入電壓檢測裝置的輸出端與MCU中央控制器的另一個ADC轉換接口連接。本發明可模擬光伏陣列在不同運行條件下的發電性能，為光伏發電系統優化控制、MPPT的跟蹤和可靠性分析教學實驗研究提供平臺和依據。運行費用低且安全可靠，不僅有較高的靜態精度，還要有良好的動態特性，其控制參數能自動地適應外界環境的變化而變化，同時也大大提高了實驗的人身安全性和設備的安全性。

技術領域

本發明涉及光電教學實驗設備，特別涉及一種光伏陣列模擬器教學實驗裝置。

背景技術

逆變器是光伏發電系統的核心裝置，而光伏陣列作為逆變器的輸入級是將光能轉化為直流電能的元件。由于光伏陣列輸出的電流、電壓具有強烈的非線性，因此針對不同的光強和環境條件，智能逆變器必須具有復雜的功率最大點跟蹤算法(MPPT)。目前市場光伏陣列模擬器結構復雜、價格昂貴，且輸出電壓比較高，安全性差，無法滿足高校對實驗教學和實驗研究的經濟型和安全性要求,無法在實際教學實驗和研究開發中得到廣泛推廣。

發明內容

本發明提供一種光伏陣列模擬器教學實驗裝置，能夠反映光伏陣列發電性能，即反映在不同環境條件下光伏陣列輸出的V-I曲線，提高靜態精度和良好的動態特性，使控制參數能自動地適應外界環境的變化，提高實驗的人身安全性和設備的安全性，為教學實驗和研究開發高性能的光伏發電優化控制算法提供必要的測試手段和相應的硬件實驗裝置。

本發明采用以下技術方案實現上述目的。光伏陣列模擬器教學實驗裝置，包括高頻逆變功率管、高頻變壓器、不控相整流橋、LC濾波器、輸出電壓電流檢測裝置、輸入電壓檢測裝置、PWM驅動電路和中央控制單元MCU,其中高頻逆變功率管是由兩個相同性能的MOS功率管組成，是MCU中央控制器的控制對象；直流電源48VDC的正極通過輸入電壓傳感器依次連接高頻逆變功率管、高頻變壓器、不控相整流橋和LC濾波器的輸入端，LC濾波器的輸出端作為光伏陣列模擬輸出，同時LC濾波器的輸出端還與輸出電壓電流檢測裝置的連接；直流電源48VDC的負極依次通過高頻逆變功率管、高頻變壓器、不控相整流橋和LC濾波器的輸出端，LC濾波器的輸出端經輸出電流傳感器與電壓電流檢測裝置輸入端連接；輸出電壓電流檢測裝置輸出端與MCU中央控制器的一個ADC轉換接口連接；MCU中央控制器的PWM口通過PWM驅動電路與高頻逆變功率管的信號驅動端連接，MCU中央控制器的RS485口是為調試計算機接入的預留接口；輸入電壓傳感器通過輸入電壓檢測裝置的輸出端與MCU中央控制器的另一個ADC轉換接口連接。

傳統光伏陣列模擬器根本無法滿足高校教學實驗和研究開發對光伏陣列模擬器的經濟性和安全性要求。本發明解決了傳統光伏陣列模擬器結構復雜、價格昂貴、安全性差等難題，利用高精度低成本的中央控制器完成智能模糊控制算法，可模擬光伏陣列在不同運行條件下的發電性能。通過還原和模擬光伏陣列在不同環境條件下運行狀態和輸出的電流、電壓關系，從而為光伏發電系統優化控制、MPPT的跟蹤和可靠性分析教學實驗研究提供平臺和依據。本發明的光伏陣列模擬器投資僅為傳統光伏陣列模擬器研發投入的十分之一左右，運行費用低且安全可靠。不僅有較高的靜態精度，還要有良好的動態特性，其控制參數能自動地適應外界環境的變化而變化，同時也大大提高了實驗的人身安全性和設備的安全性。

附圖說明

圖1是本發明光伏陣列模擬器教學實驗裝置的結構示意圖；

圖2是本發明光伏陣列模擬器教學實驗裝置的控制原理示意圖；

圖3是本發明光伏陣列模擬器教學實驗裝置的控制程序流程圖；