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电工电气

电工电气

 

   (2012 No.5)

基于MATLAB软件的光伏阵列模拟器的研究

作者简介：王雨(1988- )，女，硕士研究生，研究方向为新能源发电；

          胡仁杰(1962- )，男，教授，博士生导师，博士，研究方向为电力电子技术。

摘  要 ： 为解决光伏发电实验对自然条件的依赖问题，提出了一个基于 DSP2812 控制器的光伏阵

列模拟器，并给出了软硬件设计，仿真结果证明基于逐点差值比较法的双闭环分段跟踪策略可以使模

拟器的输出特性非常接近光伏阵列的工程用数学模型，并具有良好的动态响应。

关键词 ： 光伏模拟器 ；DSP2812 控制器 ；逐点差值比较法 ；Buck 电路

中图分类号 ：TM615    文献标识码 ：A    文章编号 ：1007-3175(2012)05-0013-03

王雨，胡仁杰，杨文燮

(东南大学 电气工程学院，江苏 南京 210096)

    Abstract: In order to solve the problem of experiment of photovoltaic generation relying upon natural conditions, this paper raised 
a photovoltaic array simulator based on DSP2812 controller, giving the design of hardware and software. Simulation results show that 
the double-closed sectional tracking strategy based on point by point differential value comparison method can make the output charac-
teristics of simulator very close to the engineering math model of photovoltaic array with fi ne dynamic response.
    Key words: photovoltaic simulator; DSP2812 controller; point by point differential value comparison method; Buck circuit

WANG Yu, HU Ren-jie, YANG Wen-xie

（School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China）

Study of Photovoltaic Array Simulator Based on MATLAB

0  引言

随着传统能源的枯竭以及环境污染状况的加

重，非传统能源特别是光伏(PV)装置被越来越多地

投入到实际应用中。在对光伏发电系统的研发工

作中，所需的大功率太阳能电池组非常昂贵，投资

大；并且由于受日照强度和环境温度等自然条件强

烈约束，得到的数据往往也存在很大的随机性，不

适合科学研究。因此，光伏阵列模拟器在光伏发电

系统研究过程成为必不可少的设备。

提出了一个基于Buck斩波器以及DSP2812控制

系统的数字式光伏阵列模拟器，实际上就是一种特

殊的开关电源，数字信号处理器DSP输出的开关信

号通过驱动电路来控制Buck电路开关管的导通和关

断，从而使Buck电路输出的电压和电流根据光伏模

块的输出特性变化。对软件算法以及硬件电路进行

了研究，设计了一个输出功率为500 W的光伏模拟

器，通过仿真验证，模拟器的输出特性非常接近光

伏阵列的工程模型，并具有良好的动态响应。

1  光伏阵列输出特性

根据参考文献[1]所提出的光伏模块的工程用

数学模型，对大量太阳能电池进行实验，结果证明

此模型可以保证与实际情况的误差小于6%。

以上公式中，

V

m

、

I

m

分别为模块在最大功率点

的电压和电流；

V

oc

、

I

sc

分别为模块的开路电压和

短路电流。

根据光伏模块SPG1786T-02E数据手册中提

供的电气特性参数

[2]

和以上模型构建了光伏模块

仿真模型，光伏模块SPG1786T-02E的开路电压

(1)

I

=

I

sc

 1-

C

1  

exp       -1

V

C

2

V

oc

(2)

C

1

= 1-

   

・exp -

I

m

I

sc

V

m

C

2

V

(3)

C

2

=

   

-1・ 1n 1-

V

m

V

oc

I

m

I

sc

-1

基于MATLAB软件的光伏阵列模拟器的研究