基于Matlab 的高精度光伏模拟器的设计

杨文燮，王雨，费科

(东南大学电气工程学院，江苏南京210096)

摘要：以实际光伏I－V 输出特性曲线为参照，将多段折线法与均值阶梯线段法相结合，可以更为精确地实现光伏电池I－V 特性曲线的拟合。研究了光伏模拟器的系统结构，利用Matlab 搭建了光伏模拟器的仿真模型，并通过仿真验证了光伏特性曲线拟合方法及光伏模拟器系统结构的正确性，同时依据仿真结果比较了两种光伏特性曲线拟合方法，证明了采用多段折线法与均值阶梯线段法相结合的拟合曲线具有更高的精度。关键词：光伏模拟器；高精度拟合曲线；Matlab 中图分类号：TM914．4

文献标识码：A

Design of high precision photovoltaic simulator based on Matlab

YANG Wen－xie ，WANG Yu ，FEI Ke

(School of Electrical Engineering ，Southeast University ，Nanjing 210096，China )

Abstract ：Based on the actual photovoltaic I－V output characteristic curve ，a more accurate fitting of the I－V character curve by combining the multi－paragraph dogleg method and mean ladder line method can be realized．The system structure of photovoltaic simulator is studied ，and a photovoltaic simulator simulation model by using Matlab is also built．The simulation verifies the correctness of the photovoltaic character curve fitting method and the PV simulator system．Based on the simulation results ，the two kinds of PV character curve fitting methods are also compared in order to prove that the fitting curve combining multi－paragraph dogleg method with mean ladder line method has a higher precision．

Key words ：photovoltaic simulator ；fitting curve with high precision ；Matlab

文章编号：1005—7277(2012)06—0044—04

2012年第34卷第6期第44页电气传动自动化

ELECTRIC DRIVE AUTOMATION Vol．34，No．62012，

34(6)：44～471引言

太阳能因其无污染、分布广泛、就地可取、取之不尽、用之不竭［1］

成为取代传统能源的选择之

一，太阳能应用技术也得到了广泛的研究与应用。在对光伏发电系统研究开发的过程中，由于直接使用光伏电池成本很高，且直接使用光伏电池进行实验时，会受到日照强度、环境温度等的影响，因此成本较低且不受外部环境影响的光伏模拟器成为光伏系统研发过程中不可或缺的设备之一。

光伏模拟器是利用控制器控制开关电源，使输出的稳态工作点运行在给定光伏电池I－V 特性曲线上的设备，可用来模拟任何给定的I－V 特性曲线，因而可以模拟任何光照及温度下的光伏电池I－V 特性曲线。其本质上是使用控制器控

制，稳态工作点运行在给定的I－V 曲线上的开关电源。

本文基于Matlab 仿真环境，研究了光伏电池的输出特性及仿真模型，并在仿真得出的I－V 曲线基础上，结合电力电子技术、电压反馈PI 控制，搭建了光伏模拟器的仿真模型，并进行了仿真实验，其结果可以用来指导实际的光伏模拟器平台的搭建，具有较大的理论指导意义。

2光伏电池仿真模型的建立

光伏电池数学模型的建立是设计光伏模拟器的基础，在设计光伏模拟器之前，必须首先确定光伏电池的数学模型，并以数学模型为依据，搭建出光伏电池的仿真模型。光伏电池等效电路如图1所示，其等效I－V 方程［2－4］为：