1 引言

太陽能作為一種新型的可再生資源受到越來越廣泛的重視，但在光伏系統(tǒng)的研發(fā)過程中，太陽能電池陣列由于實驗受到日照強度、環(huán)境溫度的影響，導致實驗成本過高，研發(fā)周期變長。光伏電池陣列模擬器可以大大縮短光伏系統(tǒng)的研究周期，提高研究效率及研究結果的可信性。

本文設計的光伏電池陣列模擬器以半橋電路為基礎，基于DSP控制，并加入了PI控制改善系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度。

2 太陽能電池的工作特性

太陽能電池在有光照條件下，光生電流會流過負載，從而產(chǎn)生負載電壓。這時太陽能電池的等效電路如圖1所示。其中，RS為串聯(lián)電阻，Rsh為旁漏電阻，也稱跨接電阻，它是由體內的缺陷或硅片邊緣不清潔引起的。顯然，旁路電流Ish和二極管的正向電流ID (通過PN結總擴散電流)都要靠IL提供，剩余的光電流經(jīng)過RS，流出太陽能電池而進入負載。

根據(jù)文獻資料[1]，利用廠家提供的短路電流Isc，開路電壓VOC，最大功率點處的電流Im和最大功率點處的電壓Vm這四個參數(shù)可以得到太陽能電池板便于工程計算的模型：

這樣，就把太陽能電池板的I-V特性曲線轉換為簡單的、便于工程計算的形式。

3 光伏電池陣列模擬器設計

模擬器的目的是要能模擬一定光照下，隨負載變化的太陽能電池板的電特性，包括最大輸出功率，輸出I-V特性，以及不同日照下的變化。其應該完成以下三個方面的要求：

(1) 系統(tǒng)能夠按照光伏陣列的輸出特性完成輸出，當外電路負載一定時，系統(tǒng)能夠在工作點上保持穩(wěn)定的輸出；

(2) 當外接負載發(fā)生變化時，模擬器能夠以合乎要求的速度變化到新工作點并能穩(wěn)定在該點；

(3) 能夠輸出要求的功率；