太陽能電池陣列模擬器

太陽能電池陣列模擬器又稱光伏方陣模擬器，一種模擬太陽能電池板陣列靜態和動態電流電壓特性的功率源。

在研究一個帶有人功率負載的光伏系統時，例如户用系統、光伏水泵或光伏電站，所配用的太陽能電池陣列的容量雖然可以通過計算得出，但事實證明許多這樣的系統的配用是不合理，有時甚至是失敗的。其原因主要是光伏系統在不同日照強度、環境温度下的工作特性差異很大。若採用真實的太陽能電池陣列來試驗系統的性能時，不僅成本很高，更會增大光照和温度的不確定性，很難獲得所需要的統計數據。並且温度和光照強度隨地區、時間變化很大，而有些數據是在實驗條件下無法得到的。

在評價光伏系統性能時，也由於受日照強度和環境温度等自然條件強烈約束，不僅耗費大量資會，而且耗費寶貴的時間。由於自然條件的不穩定性，得到的數據往往也存在很大的隨機性，不適合科學研究。如果實驗中需要不同容量、電壓等級的太陽能電池陣列，還必須改變陣列的連接方式，既不方便，又不經濟。尤其帶有控制器的光伏系統，如MPPT，CVT系統則更加難以用傳統實驗方法直觀地檢驗控制方案的合理性 ^[2]  。

因此當被研究的光伏系統功率達數百瓦、數千瓦或更大時，太陽能電池陣列模擬器就成為必不可少的研究設備。太陽能電池陣列模擬器可以模擬在任何日照及温度下，任意組合的太陽能電池陣列的特性、負載能力與系統的性能，使系統任何時候都可在實驗室中重現它在不同室外條件下的性能和動態穩態行為，實現對系統在線工作與在線調試的完全逼真的模擬和仿真。太陽能電池陣列模擬器同樣可以檢驗系統的配置是否合理，可以任意改變太陽能電池的串並聯數和配用量以優化最佳的配置方案，使系統成本趨於最低。該模擬器還有時間縮放功能，可以用模擬器在實驗室罩重複所需要的任何照度和温度，帶上負載後模擬出系統行為；也可以快速模擬穩態情況，如測試光伏水泵系統或光伏充電系統，只要測試較短的時間，就可以計算出較長時間的打水或充電的情況。

總之，太陽能電池陣列模擬器可以大大縮短光伏系統的研究週期，提高研究效率和研究結果的可信性，對於實驗室的研究和廠家生產都是必不可少的工具 ^[1]  。

目前的太陽能電池陣列模擬器主要有模擬式與數字式兩種。

模擬式的太陽能電池陣列模擬器主要是利用可控的白熾燈模擬太陽光強的變化，樣品電池的輸出電壓和電流隨模擬光強商變化，經放大後驅動功率器件，使其輸出跟隨樣品太陽能電池的電壓和電流，以替代實際太陽能電池陣列進行光伏系統的各項性能測試 ^[3]  。

數字式太陽能電池陣列模擬器將電力電子技術和單片機技術相結合，可以模擬在各種環境條件下，太陽能電池陣列的I-V和P-V特性，是太陽能光伏系統良好的實驗電源。使用該模擬器可以方便地引導光伏系統研究和調試人員分析太陽能光伏系統的性能，以使系統工作於最佳狀態 ^[4]  。

主要用於光伏發電專用逆變器試驗。具有太陽能電池陣列仿真功能，可真實模擬單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池板(薄膜太陽能電池板)輸出特性。

1、電壓範圍：0-300VDC/0-600DC/0-1000VDC

2、通過填充因子可多種模式模擬太陽能電池的輸出特性（FILLFACTOR ,MPPT）

3、可存儲不同光照和温度下的I-V曲線1000條，每一條有128個點

4、可模擬太陽能電池板陰影下的I-V曲線

5、 可模擬白天和夜晚的輸出模式，並可作循環測試

6、高速ARM控制I-V曲線仿真

7、可做靜態MPPT和動態MPPT測試

8、具EN50530, Sandia, CGC/GF004動態MPPT測試程序及報表生成功能