多项式拟合的光伏电池阵列模拟器研究与设计.pdf

第32卷第2期 电力自动化设备 V01．32No．2 PowerAu…ati。n 2012年2月 Electrir EqLlipment Feb．201 2@ 多项式拟合的光伏电池阵列模拟器研究与设计 张厚升．赵艳雷 (山东理工大学电气与电子工程学院，山东淄博255049) 摘要：分析了光伏电池的数学模型，提出了一种简化的工程应用模型，该模型仅需要光伏电池的5个出厂参 数就可以在工程精度下完整地复现光伏电池的外部特性。采用多项式拟合方法。成功地使用4段折线对光伏 电池的，-U特性曲线进行了拟合。基于多项式拟合的光伏电池阵列特性曲线设计了一种数字式光伏阵列模 拟器．该模拟器以Boost变换器作为主电路，采用电流闭环Pl控制。仿真与实验证明，采用多项式对光伏电池 特性曲线进行分段拟合具有较高的精确度。模型误差在6％以下．可以满足光伏系统设计及仿真的精度要求． 可以取代实际光伏阵列进行相关实验研究。 关键词：光伏电池；模拟器：多项式拟合；变换器：控制 914．4 文献标识码：A 中图分类号：TK51；TM 拟方法采用的是查表法，这种方法所得到的电压(或 0引言 电流)给定量较精确．同时能较方便地模拟光伏电池 随着能源的13益匮乏．太阳能及光伏发电技术得 在不同环境条件下的特性．但数据表格会占用大量 到了人们的重视…引．太阳能在新能源的利用中占最 的存储空间。文献[13]根据光伏电池单体的数学模 型．采用模拟电路设计了电池单体的，一U特性曲线 大的比重15．6】。在对光伏系统进行调试时，如果使用 生成电路．实验结果表明该特性曲线能很好地满足 真实光伏阵列进行现场操作．会有如下的问题：安装 模拟光伏电池单体的特性。为了维持直流母线的电 不方便。耗费人力物力：无法在短时间内模拟出各种 压稳定。还设计了稳压调节器，并对光伏电池模拟器 环境因素(主要是光照强度和环境温度)下光伏阵列 进行了单支路和阵列实验。 的输出情况．从而无法得知整个系统在全天候各种 本文设计了一种数字式光伏电池模拟器．可以 气象条件下的运行状况。而且，由于光伏电池造价高， 模拟光伏电池的输出特性．因此能够替代实际的光 导致研究成本很高。因此．需要一种装置可以模拟光 伏电池阵列。采用一次及二次多项式对光伏电池特 伏阵列在各种环境条件下的工作情况．从而能够代 性曲线进行分段拟合．这种拟合方法对系统存储能 替实际光伏电池阵列来进行各种光伏实验．这种装 力要求不高。可以发挥数字控制器的实时运算能力。 置就是光伏阵列模拟器[7-lo】。基于此可缩短光伏系统 同时结合电流反馈PI控制提高了系统的动态性能 的研发周期．提高研发效率。 以及稳态精度，最后进行了仿真和实验验证。 文献[11]针对太阳能分布式发电系统的特点设 计了光