關于太陽能電池陣模擬器的設計

　　據此，太陽能電池的I-V 方程可簡化為：

　　在最大功率點時，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，解出：

　　注意到開路狀態(tài)下，當I=0 時，U=Uoc，于是有：

　　可見，該模型只需輸入太陽電池通常的技術參數Isc，Uoc，Im，Um，即可求出C1 和C2。從Isc，Uoc，Im，Um的變化中可體現出光照強度和電池溫度的變化。工程應用中可通過實測曲線來設置這4 個參數，亦可通過近似的函數來描述這組參數的變化。通?？山普J為Isc，Uoc 分別隨溫度和光照強度呈線性變化。

　　3 太陽能電池陣模擬器的設計

　　3.1 總體結構

　　太陽陣模擬器本質上是一個電源，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。模擬器帶有與計算機接口，可根據計算機給定的太陽電池陣特征參數進行設定。

　　為了較真實地模擬實際電源系統(tǒng)，并使仿真系統(tǒng)具備測試功能，太陽陣模擬器要以太陽能電池電路為基本單位，以多個模塊并聯的形式構成。對于衛(wèi)星電源系統(tǒng)，一般每個衛(wèi)星擁有兩個太陽翼，每個太陽翼有多個同種或不同種太陽能電池陣列并聯構成，同時由于輸出調節(jié)的需要，每個支路模塊還分為上、下兩段。因此，模擬器的設計應以每個分段為模塊，通過多個模塊的串并聯實現對衛(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。

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

　　3.2 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(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。