太陽能電池陣模擬器的設計 I-U 特性曲線生成模塊

　　圖5示出設計每個模塊的結構。

 

　　考慮到實際工作環境可能比較惡劣，且溫度和日照條件均變化較快，因此采用模擬器件來實現曲線的生成電路，以加快響應速度。通過高精度D/A將接收到的數字參數給定轉換為模擬值給定。

　　根據太陽能電池的數學模型，太陽能電池的輸出I-U 曲線是在一個恒定電壓下減去一個二極管的I-U 特性曲線，對此，可采用如圖6所示的太陽電池輸出I-U 曲線模擬電路進行模擬。

 

　　由圖可見，輸入包括開路電壓和短路電流的給定，由這兩個參數就能確定太陽能電池的工作狀態。

　　太陽能電池的非線性特性主要由模擬器件來實現，不同的曲線對應著不同特性的二極管和其他電阻電容參數的選擇。

　　開路電壓和短路電流由外界環境條件所決定。

　　根據太陽能電池的工程模型，短路電流近似等于太陽能電池的光電流，主要由光照條件所決定，而開路電壓則近似為電池溫度的一個線性函數。因此，光照條件和電池溫度就可以簡單地通過這兩個參數的設置得到反映。

　　可以看出，當反饋電壓小于給定的Uoc 的參考值，放大器A1 輸出為負，二極管由于反偏截止，A2的輸出就只能由Isc 決定，整個電路輸出電流就為短路電流。當反饋電壓增大，能使A1 的輸出為正，二極管正偏導通，A2 的輸入則隨二極管電流的增大而增大，輸出則隨之減小。由于二極管的電壓電流是指數關系，利用這一關系進行設計，使電流的減小量作為輸出電壓的函數，并通過選擇合適特性的二極管，就能很好地模擬太陽電池陣的I-U 曲線。
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