關(guān)于太陽能電池陣模擬器的設(shè)計(jì)

　　據(jù)此，太陽能電池的I-V 方程可簡(jiǎn)化為：

　　在最大功率點(diǎn)時(shí)，U=Um，I=Im，可得：

　　由于在常溫條件下exp[Um/（C2Uoc）]）1，因此可忽略式中的“- 1”項(xiàng)，解出：

　　注意到開路狀態(tài)下，當(dāng)I=0 時(shí)，U=Uoc，于是有：

　　可見，該模型只需輸入太陽電池通常的技術(shù)參數(shù)Isc，Uoc，Im，Um，即可求出C1 和C2。從Isc，Uoc，Im，Um的變化中可體現(xiàn)出光照強(qiáng)度和電池溫度的變化。工程應(yīng)用中可通過實(shí)測(cè)曲線來設(shè)置這4 個(gè)參數(shù)，亦可通過近似的函數(shù)來描述這組參數(shù)的變化。通常可近似認(rèn)為Isc，Uoc 分別隨溫度和光照強(qiáng)度呈線性變化。

　　3 太陽能電池陣模擬器的設(shè)計(jì)

　　3.1 總體結(jié)構(gòu)

　　太陽陣模擬器本質(zhì)上是一個(gè)電源，其輸出端的I-U 特性曲線能夠模擬太陽電池的I-U 曲線特性。模擬器帶有與計(jì)算機(jī)接口，可根據(jù)計(jì)算機(jī)給定的太陽電池陣特征參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。

　　為了較真實(shí)地模擬實(shí)際電源系統(tǒng)，并使仿真系統(tǒng)具備測(cè)試功能，太陽陣模擬器要以太陽能電池電路為基本單位，以多個(gè)模塊并聯(lián)的形式構(gòu)成。對(duì)于衛(wèi)星電源系統(tǒng)，一般每個(gè)衛(wèi)星擁有兩個(gè)太陽翼，每個(gè)太陽翼有多個(gè)同種或不同種太陽能電池陣列并聯(lián)構(gòu)成，同時(shí)由于輸出調(diào)節(jié)的需要，每個(gè)支路模塊還分為上、下兩段。因此，模擬器的設(shè)計(jì)應(yīng)以每個(gè)分段為模塊，通過多個(gè)模塊的串并聯(lián)實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星電源陣的模擬。圖4示出太陽電池模擬器的系統(tǒng)框圖。

　　每個(gè)支路由兩個(gè)模擬器模塊組成，上段和下段之間接分流調(diào)節(jié)器，每個(gè)支路通過隔離二極管接到直流母線上。要求每個(gè)模塊的狀態(tài)可以單獨(dú)設(shè)置，以模擬電池陣光照不均勻的狀態(tài)以及某些支路出現(xiàn)故障的狀態(tài)；同時(shí)還可以快速更新所有支路的工作條件，以便在環(huán)境變化時(shí)進(jìn)行快速模擬。

　　3.2 I-U 特性曲線生成模塊

　　圖5示出設(shè)計(jì)每個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)。

　　考慮到實(shí)際工作環(huán)境可能比較惡劣，且溫度和日照條件均變化較快，因此采用模擬器件來實(shí)現(xiàn)曲線的生成電路，以加快響應(yīng)速度。通過高精度D/A將接收到的數(shù)字參數(shù)給定轉(zhuǎn)換為模擬值給定。