[服務(wù)項(xiàng)目]主題： 太陽(yáng)能電池陣模擬器的設(shè)計(jì)—上海光 ... 發(fā)布者： 上海光伏發(fā)電
07/16/2018
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太陽(yáng)能電池陣模擬器的設(shè)計(jì)—上海光伏發(fā)電
在進(jìn)行太陽(yáng)電池陣布局設(shè)計(jì)時(shí)，要在太陽(yáng)電池陣基板上布貼盡可能多的太陽(yáng)電池組件，這樣能獲得更大的功率輸出，并安排好太陽(yáng)光伏發(fā)電電池組件連接片、導(dǎo)線的安裝位置；如果遇到隔離二極管和旁路二極管必須安裝在基板上的情況，則需要留出必要的安裝位置；在筒式太陽(yáng)電池陣中，太陽(yáng)電池組件的串聯(lián)方向一定要和筒體的高度方向保持一致。為了實(shí)現(xiàn)提高單位面積內(nèi)太陽(yáng)電池陣的輸出功率的目的，一定要壓縮太陽(yáng)電池組件間和相鄰太陽(yáng)電池之間的間隙，相鄰太陽(yáng)電池之間的至小間隙是由太陽(yáng)光伏發(fā)電電池和玻璃蓋片的裝配尺寸、基板材料的熱膨脹系數(shù)和星蝕陰影區(qū)出影溫度共同決定的，該理論目前在別墅光伏發(fā)電電池行業(yè)也被認(rèn)可。
太陽(yáng)能電池陣模擬器的設(shè)計(jì)——上海光伏發(fā)電公司來(lái)為大家娓娓道來(lái)??
1?總體結(jié)構(gòu)： ??
太陽(yáng)陣模擬器本質(zhì)上是一個(gè)電源，其輸出端的I-U?特性曲線能夠模擬太陽(yáng)電池的I-U?曲線特性。模擬器帶有與計(jì)算機(jī)接口，可根據(jù)計(jì)算機(jī)給定的太陽(yáng)電池陣特征參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。? ?
?為了較真實(shí)地模擬實(shí)際電源系統(tǒng)，并使虛真系統(tǒng)具備測(cè)試功能，太陽(yáng)陣模擬器要以太陽(yáng)能電池電路為基本單位，以多個(gè)模塊并聯(lián)的形式構(gòu)成。對(duì)于微星電源系統(tǒng)，一般每個(gè)微星擁有兩個(gè)太陽(yáng)翼，每個(gè)太陽(yáng)翼有多個(gè)同種或不同種太陽(yáng)能電池陣列并聯(lián)構(gòu)成，同時(shí)由于輸出調(diào)節(jié)的需要，每個(gè)支路模塊還分為上、下兩段。因此，模擬器的設(shè)計(jì)應(yīng)以每個(gè)分段為模塊，通過(guò)多個(gè)模塊的串并聯(lián)實(shí)現(xiàn)對(duì)微星電源陣的模擬。?? ??
每個(gè)支路由兩個(gè)模擬器模塊組成，上段和下段之間接分流調(diào)節(jié)器，每個(gè)支路通過(guò)隔離二極管接到直流母線上。要求每個(gè)模塊的狀態(tài)可以單獨(dú)設(shè)置，以模擬電池陣光照不均勻的狀態(tài)以及某些支路出現(xiàn)故障的狀態(tài)；同時(shí)還可以快速更新所有支路的工作條件，以便在環(huán)境變化時(shí)進(jìn)行快速模擬。? ??
2?.I-U?特性曲線生成模塊???
??考慮到實(shí)際工作環(huán)境可能比較惡劣，家庭光伏發(fā)電且溫度和日照條件均變化較快，因此采用模擬器件來(lái)實(shí)現(xiàn)曲線的生成電路，以加快響應(yīng)速度。通過(guò)高精度D/A將接收到的數(shù)字參數(shù)給定轉(zhuǎn)換為模擬值給定。? ?
?根據(jù)太陽(yáng)能電池的數(shù)學(xué)模型，太陽(yáng)能電池的輸出I-U?曲線是在一個(gè)恒定電壓下減去一個(gè)二極管的I-U?特性曲線，對(duì)此，可采用的太陽(yáng)電池輸出I-U?曲線模擬電路進(jìn)行模擬。?? ?
輸入包括開(kāi)路電壓和短路電流的給定，由這兩個(gè)參數(shù)就能確定太陽(yáng)能電池的工作狀態(tài)。?太陽(yáng)能電池的非線性特性主要由模擬器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，不同的曲線對(duì)應(yīng)著不同特性的二極管和其他電阻電容參數(shù)的選擇。? ?
?開(kāi)路電壓和短路電流由外界環(huán)境條件所決定。? ?
?根據(jù)太陽(yáng)能電池的工程模型，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)短路電流近似等于太陽(yáng)能電池的光電流，主要由光照條件所決定，而開(kāi)路電壓則近似為電池溫度的一個(gè)線性函數(shù)。因此，光照條件和電池溫度就可以簡(jiǎn)單地通過(guò)這兩個(gè)參數(shù)的設(shè)置得到反映。? ??
可以看出，當(dāng)反饋電壓小于給定的Uoc?的參考值，放大器A1?輸出為負(fù)，二極管由于反偏截止，A2的輸出就只能由Isc?決定，整個(gè)電路輸出電流就為短路電流。當(dāng)反饋電壓增大，能使A1?的輸出為正，二極管正偏導(dǎo)通，A2?的輸入則隨二極管電流的增大而增大，輸出則隨之減小。由于二極管的電壓電流是指數(shù)關(guān)系，利用這一關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)，使電流的減小量作為輸出電壓的函數(shù)，并通過(guò)選擇合適特性的二極管，就能很好地模擬太陽(yáng)電池陣的I-U?曲線。???
3.功率輸出部分? ?
所示的功率放大電路，對(duì)前面產(chǎn)生的輸出特性進(jìn)行放大，電路采用了電流負(fù)反饋的形式，通過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)來(lái)跟蹤模擬器的輸出電流。電路設(shè)計(jì)上采用了P?溝道的MOSFET，設(shè)計(jì)成輸入越大，輸出電流越小的形式，這樣整個(gè)電路的輸出電流將隨二極管壓降的增大而減小。當(dāng)所需的輸出功率較大時(shí)，可以采用一組該電路進(jìn)行并聯(lián)，由于MOSFET的負(fù)溫度系數(shù)特性，實(shí)現(xiàn)了輸出時(shí)的自然均流。同時(shí)在負(fù)載上并聯(lián)了電容Co，以模擬太陽(yáng)能電池的節(jié)電容。為了保證每個(gè)MOSFET?支路不因短路而發(fā)生故障，需在每個(gè)MOSFET?支路上安裝一定容量的保險(xiǎn)絲，以確保整個(gè)模擬器的安全。太陽(yáng)電池陣模擬器的每個(gè)主陣支路模塊擁有支路輸出、抽頭點(diǎn)輸出和功率地3?個(gè)對(duì)外功率接口端子。
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最后更新: 2018-07-16 10:15:58
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