太阳能电池阵列模拟器

太阳能电池I-V模拟器GK-IVS系列产品介绍合肥科威尔电源系统有限公司版权所有（C）2011 Copyright Kewell太阳能电池I-V模拟器产品介绍：合肥工业大学能源研究所（教育部光伏系统工程研究中心）于2000年即开始研究太阳能电池I-V模拟器，近年来多次在国际、国内核心期刊发表相关论文，是国内最早也是唯一一家从事太阳能电池I-V模拟器研究的国家级科研单位。

合肥科威尔电源系统有限公司依托合肥工业大学能源研究所在光伏行业多年的研究经验及成果，联合开发出Kewell太阳能电池I-V模拟器GK-IVS系列，产品分为120KW/630KW两种功率等级，120KW太阳能电池I-V模拟器可满功率测100KW或以下光伏逆变器，630KW太阳能电池I-V模拟器可满功率测500KW或以下光伏逆变器，可并且可多台并机使用。

GK-IVS系列太阳能电池I-V模拟器为太阳能电池阵列模拟电源，即太阳能电池I-V特性模拟器，产品主要部件均选用国际知名品牌，大屏幕LCD显示触摸式操作，采用IGBT式整流设计，转换效率高可达95%以上并且对电网的谐波污染小，主要应用于光伏逆变器研发及测试。

产品功能：一、程控直流电源：1)输出电压：电压可设定2)输出电流：限流点可设定二、太阳能电池I-V模拟器：1）电压输出范围：0～1000V2）输出电流：0～230A/0～1200A3)太阳电池阵列模拟I-V功能4)模拟不同温度及光照强度下的I-V曲线5)模拟光伏阵列局部阴影遮挡I-V曲线6)模拟缩放全天日照变化下I-V曲线7)测试静态和动态下MPPT效能8)具有资料存贮记录功能9)标准的输出接口USB / RS232 / RS485控制接口 GPIB(选配)10)即时的最大功率追踪显示11)LCD大屏幕显示，曲线、编程一目了然12)触摸式操作，简单便捷13)友好的人机操作界面，可本机操作也可通过上位机软件操作14)模拟全天累计电能计量（最新的附加功能）15)自动编程控制I-V曲线输出（可自动编程任意多条曲线，按时间运行）。

东南大学硕士学位论文光伏并网逆变器建模和仿真研究姓名：唐金成申请学位级别：硕士专业：电机与电器指导教师：林明耀20080512摘要摘要随着Ｉ：业技术的迅猛发展，能源问题越米越受到人们的重视。

如何开发利用可再生资源以解决当前的能源危机成为一个热Ｉ’Ｊ话题。

人们普遍认为在目前可知的、并且已经得到比较广泛利用的可再生能源中，技术含量最高、最有发展前途的是太刖能。

太刖能利用的主流方向是光伏并网发电。

在光伏并网发电系统中，并网逆变器为核心。

因此，本文主要研究适用于光伏并网发电系统的逆变器。

论文首先描述了光伏电池的工作特性，研究了常见光伏阵列模型。

在此基础上，在ＭＡＴＬＡＢ仿真环境Ｆ，开发了光伏阵列通片ｊ仿真模型，分析了光伏阵列最人功率点的跟踪控制方法，最终采用干扰观测法实现了光伏阵列的最大功率点跟踪。

论文详细分析了Ｄｃ／Ｄｃ变换电路、ＤＣ／ＡＣ逆变电路的工作原理和ｒ作特性。

光伏并网发电系统中主电路参数的选择对于系统能否正常工作、系统输出电流波形质量的好坏有着重要的作用。

使＿｝｝ｊ舭ＴＬＡＢ中的ＰＯＷＥＲＳＹＳＴＥＭＢＬＯＣＫＳＥＴＳ工具软件建立了ＤＣ／ＤＣ变换电路、ＤＣ／ＡＣ逆变电路的动态模型．并进行了在开环和闭环谢种情况卜的仿真。

由ＤＣ／Ｄｃ变换电路、ＤＣ／ＡＣ逆变电路两个部分通过ＤＣＩｉｎｋ连接组成光伏并网逆变器。

通过对ＤＣ／ＤＣ变换电路的占空比调制实现了光伏阵列输出电压的控制，使光伏阵列运行在最大功率点。

通过对ＤＣ／ＡＣ逆变电路的舣环控制，以取得与电网电压同步的正弦电流输出和直流母线侧电压的稳定，其中电流内环采用滞环电流跟踪控制，电压外环采用ＰＩ控制。

最后，实验说明了仿真结果的止确性。

论文在给出孤岛效应危害的基础上，分析了目前常用的被动式、主动式孤岛检测方法，并采用并网电流幅值扰动法实现反孤岛效应。

【关键词】：建模，仿真，光伏并网，是大功率点跟踪，电流滞环控制，反孤岛效应ＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｅｏｐｌｅｐａｙｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｅｎｅｒｇｙ．Ｉｔｂｅｃｏｍｅｓａｈｏｔｔｏｐｉｃｔｈａｔｈｏｗｔｏｅｘｐｌｏｉｔａｎｄｕｓｅｒｅｎｅｗａｂｌｅｒｅｓｏｕｒｃｅｔｏｒｅｓｏｌｖｅｅｎｅｒｇｙｃｒｉｓｉｓｒｅｃｅｎｔｌｙ．Ｏｎｇｅｎｅｒａｌｖｉｅｗ，ａｍｏｎｇｔｈｅｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙｗｈｉｃｈｐｅｏｐｌｅｈａｖｅｋｎｏｗｎａｎｄｕｓｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ，ｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｈａｓｔｈｅｍｏｓｔｔｅｅｈｎｉｃａｌｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｗｏｕｌｄｄｅｖｅｌｏｐｂｅｓｔｉｎｆｕｔｕｒｅ．Ｔｈｅｍａｉｎｐｈａｓｅｏｆｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｉｓｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ（ＰＶ）ｇｒｉｄ—ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍ，Ｔｈｅｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｉｓｔｈｅｋｅｙｆｏｒｔｈｅＰＶｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｎｖｅｒｔｅｒｆｏｒｔｈｅＰＶｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅｔｈｅｓｉｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＶｃｅｌｌａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｎｄｔｈｅＰＶａｒｒａｙｍｏｄｅｌｉｓｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｓｔｕｄｙ，ａｖｅｒｓａｔｉｌｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅＩｆｏｒＰＶａｒｔａｙｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｕｎｄｅｒＭＡＴＬＡＢｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｉｎｇ（ＭＰＰＴ）ｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｏｆＰＶａｒｒａｙｉｓｇｉｖｅｎ，ａｎｄｔｈｅｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎａｎｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ（Ｐ＆ｏ）ａｒｅａｄｏｐｔｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅＭＰＰＴｏｆＰＶａｒｒａｙｆｉｎａｌｌｙ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＤＣ／ＡＣｉｎｖｅｒｔｅｒａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｓｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ．ＴｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｍａｉｎｃｉｒｃｕｉｔｉｎｔｈｅＰＶｇｒｉｄ．ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍｗｉｌｌｃｏｎｃｅｍｄｉｒｅｃｔｌｙｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｏｐｅｒａｔｅｐｒｏｐｅｒｌｙ，ａｎｄｗｉｌｌｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｔｈｅｑｕａｉｌｔｙｏｆｏｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔ．ＴｗｏｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｓｏｆＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＤＣ／ＡＣｉｎｖｅｒｔｅｒａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｕｓｉｎｇＰＯＷＥＲＳＹＳＴＥＭＢＬＯＣＫＳＥＴＳｔｏｏｌｏｆｔｈｅＭＡＴＬＡＢ．Ｓｏｍｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒｏｐｅｎｌｏｏｐａｎｄｃｌｏｓｅｌｏｏｐｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅｇｉｖｅｎｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｒｄｌｙ，ｔｈｅＰＶｇｄｄ．ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｊｎｖｅｒｔｅｒｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆａＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｎｄａＤＣ／ＡＣｉｎｖｅｒｔｅｒａｎｄｔｈｅｔｗｏｐａｒｔｓａｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄｂｙａＤＣｌｉｎｋ．ＢｙｍｏｄｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｄｕｔｙｃｙｃｌｅｏｆＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｔｈｅＰＶａｒｒａｙｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ，ｓｏＰＶａｒｒａｙｃａｌｆ］ｏｐｅｒａｔｅｏｎｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔ．ＤＣ／ＡＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｄｏｐｔｓｄｏｕｂｌｅｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌ，ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｓｉｎｕｓｏｉｄａｌｗａｖｅｏｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔｉｓｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄｗｉｔｈｇｒｉｄｖｏｌｔａｇｅａｎｄＤＣｂｕｓｖｏｌｔａｇｅｃａｎｌｅｖｅｌｏｆｆ．Ｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｖｏｌｔａｇｅｌｏｏｐａｄｏｐｔｓｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ—ｂａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌａｎｄＰＩｃｏｎ订ｏｌｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ．ＴｈｅｉｓｌａｎｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｓｈｏｕｌｄｂｅｐｒｅｖｅｎｔｅｄｉｎＰＶｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅａｃｔｉｖｅａｎｄｐａｓｓｉｖｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｉｎｖｅｓ．＿ｔｉｇａｔｅｄｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓＫｅｙｗｏｒｄ：ＭｏｄｕｌｉｎｇｔＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ＰＶｇａｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ，Ｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｃｏｎｔｒｏｌ，Ａｎｔｉ－ｉｓｌａｎｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｌＩ东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

太阳能光伏阵列IV曲线测试仪太阳能光伏阵列IV曲线测试仪已经成功应用于光伏电站验收，光伏发电站监造，光伏发电系统的年检、光伏发电站日常维护检测。

是鉴衡认证中心应用于光伏电站金太阳认证的唯一指定检测工具，还应用于中国质量认证中心、中国电力科学研究院等与多家光伏检测签约实验室。

太阳能光伏阵列IV曲线测试仪产品详细介绍如下：一、太阳能光伏阵列IV曲线测试仪工作原理PV-8150K太阳能光伏阵列IV曲线测试仪主机内置有满足大功率、高电压、时间常数τ精确计算的充放电的专用电容器，动态电容充电现场测试方法是根据电容的特性，将内置电容器当成光伏阵列的可变负载，通过对光伏阵列给电容充电整个过程进行电流和电压采样，来测试并用专用软件将数据处理成光伏阵列的伏安特性曲线。

太阳能光伏阵列IV曲线测试仪测量工作原理如下图所示。

电容充放电法测量光伏阵列伏安特性的工作原理图PV-8150K太阳能光伏阵列IV曲线测试仪主机内置的电容器在刚开始充电时，阻抗很低几乎为零，充电回路相当于短路，此时的数据即为短路电流；当电容充电结束时，阻抗非常大，充电回路相当于开路，此时的数据即为开路电压。

在电容的充电过程中，电容的阻抗从零变化到无穷大，这就相当于光伏阵列的负载从零变化到无穷大。

由上图可知，电容上的电压V和充电电流I的关系也同时反映了阵列的当前电压和电流关系。

对电容整个充电过程的电压电流进行采样，这些采样点的组合就构成了当前环境条件下的阵列IV特性曲线，知道了I-V的对应关系，太阳能光伏阵列IV曲线测试仪就可以计算出最大功率并绘制成曲线。

群菱公司根据IEC62446推荐的试验建议，专业研发生产的PV-8150K太阳能光伏阵列IV曲线测试仪是采用电容充放电检测方式，具备测试速度快、精度高、光伏阵列的特性可以直接以曲线的形式显示出来、测试结果直观等特点。

PV-8150K产品根据电容充放电试验方法所制作的检测系统需要有复杂的自动化控制电路，复杂的工艺结构，对采样速度、元器件精度以及数据处理器的同步采集速度要求非常高，群菱公司克服了各种技术困难，成功研制出适用于光伏电站现场专用的大功率便携式光伏方阵I-V特性分析测试仪器。

Virtual Control Panel 安装和应用指南版本记录日期版本发行2022 年 3 月H - 初始版本目录1.简介 (1)一般信息 (1)简介 (1)通信接口 (1)软件要求 (1)最低硬件要求 (2)兼容设备 (2)2.首次安装 (3)3.修改软件包 (15)添加和删除软件包 (15)修复（重新安装）所有软件包 (18)升级软件包 (19)4.卸载 (22)卸载所有软件包 (22)取消安装 (26)5.VIRTUAL CONTROL PANEL 功能 (27)6.系列特定功能 (29)7.基本功能 (30)初始设置 (30)基本控制和监视 (34)终端 (35)波形生成器 (36)保护 (39)模拟量编程和数字信号 (40)全局命令 (41)太阳能电池阵列模拟器 (42)其他 (44)8.多电源模式 (46)功能 (46)连接说明 (47)9.高级功能 (50)序列发生器 (50)斜率控制 (55)内阻 (56)恒功率模式 (57)10.故障排除 (58)E THER CAT设备不显示 (58).NET F RAMEWORK 更新错误消息 (59)本页空白。

1.简介一般信息文档（包括本用户指南）如有更改，恕不另行通知。

最新文档请在TDK-Lambda 的技术数据网页进行下载，网页链接如下：/software简介Virtual Control Panel (VCP) 是一个图形用户界面，允许用户使用单个 PC 应用程序轻松地远程控制所有TDK-Lambda可编程电源。

使用软件安装工具 Package Manager 可以安装该应用程序。

该工具负责安装和更新用于TDK-Lambda可编程电源的驱动程序和工具。

该工具包含多个软件包，可简化在 PC 上安装这些软件包的过程。

通信接口Virtual Control Panel 可通过以下多种接口与电源通信：•RS-232/RS-485•USB•以太网 (LAN)•IEEE-488 (GPIB)•MODBUS-TCP•EtherCAT软件要求•Microsoft Windows 10（64 位）•.NET Framework 4.8（64 位）注1. VCP 正式兼容Windows 10（64 位）。

1 引言太阳能〔Solar Energy〕，一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。

自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。

但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步开展。

太阳能的利用有被动式利用〔光热转换〕和光电转换两种方式。

太阳能发电一种新兴的可再生能源。

目前，在航天电源领域内，绝大多数卫星电源均使用太阳能电池作为其动力核心。

卫星电源的性能直接影响到卫星的性能和工作寿命，对卫星的正常运行和使用也有重大的影响。

因此，为了提高电源系统的性能和可靠性，对卫星电源系统进展仿真和测试评估具有十分重要的意义。

卫星的空间工作条件恶劣且复杂，温度X围大，日照条件变化迅速，且太阳能电池方阵处于高能粒子辐射下，在地面上无法采用实际的太阳能电池方阵来再现卫星在空间轨道中的工作状态，因此需要采用太阳能电池模拟器〔Solar Array Simulator，简称SAS〕来模拟太阳能电池阵在空间的工作状况。

SAS是卫星电源模拟器的重要组成局部，其主要任务是真实地遵循太阳能电池方阵在各种复杂空间条件下的实际输出特性曲线，在卫星的地面测试阶段代替太阳能电池方阵为卫星上的各分系统供电。

2 太阳能电池的数学模型根据太阳能电池原理和图1 所示的实际测量结果建立了多种模型，用于太阳能电池的测试和应用研究。

事实证明，这些模型具有足够的工程精度。

2.1 单指数模型图2 示出太阳能电池的等效电路。

Iph 取决于太阳能电池各工作区的半导体材料性质和电池几何结构参数以与入射光强、外表反射率、前后外表复合速度、材料吸收系数等。

由于器件的瞬时响应时间相比于绝大多数光伏系统的时间常数显得微不足道，因此分析中可忽略结电容。

设定图中所示的电压、电流为正方向，由固体物理理论和全电路欧姆定律即可推出目前常用的单指数形式的太阳能电池模型：式中I0———二极管反向饱和电流q———电子电荷I———电池的输出电流K———波尔兹曼常数T———绝对温度A———二极管品质因子〔曲线因子〕，一般A=1～2：2.2 双指数模型在单指数模型中，在不同的电压X围内，决定IVD 的因素也不同。

AAA级太阳模拟器的设计与研制高雁;刘洪波;王丽;顾国超【摘要】完成了一种光谱匹配、辐照不均匀度和辐照不稳定度均能达到A级标准的AAA级太阳模拟器的设计与研制.介绍了太阳模拟器的光源选择和滤光片的设计,给出了太阳模拟器的光机结构,测量了太阳模拟器的各项技术指标.结果表明,太阳模拟器的光谱匹配在波长400～1 100nm处满足ASTM E927-10中AM1.5G A级要求.在有效辐照面55 mm×55 mm内,其平均辐照度达到1 000 W/m2,辐照不均匀度达到1.35％,辐照不稳定度达到1.27％.测量数据显示设计的太阳模拟器满足ASTM E927-10的AAA级标准.【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2013(006)004【总页数】7页(P570-576)【关键词】太阳模拟器;氙灯;光谱匹配;辐照均匀度;辐照稳定性【作者】高雁;刘洪波;王丽;顾国超【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】TH703;TM923.32随着世界经济的发展，能源的消耗越来越大，常规能源终将耗尽，而随之带来的环境污染问题将日益严重，因此，最重要的清洁能源之一—太阳能越来越引起人们的重视，而获取太阳能的重要途径就是使用太阳能电池。

现在全球50%以上的太阳能电池片产自中国，这意味着众多的太阳能电池厂家对太阳模拟器设备的需求会越来越多，因此，太阳能电池的功效检测和I-V曲线测试都对模拟器与太阳光的逼近程度要求增高，即要求AAA级太阳模拟器［1-2］。

所谓AAA级太阳模拟器是指光谱匹配、辐照不均匀度和辐照不稳定度都能达到A级标准［3］。

目前AAA 级太阳模拟器生产厂家主要是来自国外，且价格较高，而国内的厂家多是以脉冲式太阳光模拟器为主。