中小功率光伏陣列I-V特性測試技術(shù)研究
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3．4 電壓、電流采樣
對應(yīng)不同的開路電壓和短路電流，由公式知充電時(shí)間也隨之而變化，選擇合適的電容可以保證系統(tǒng)在不同的開路電壓和短路電流情況下都有足夠的采樣時(shí)間。所設(shè)計(jì)的中小功率光伏陣列I-V曲線測試儀可測試的最大開路電壓為1 kV，短路電流為20 A。電壓變化范圍較大，若電壓采樣通道僅有一個(gè)，在所測試的光伏陣列開路電壓較小時(shí)，電壓采樣信號較小，在采樣電路中存在噪聲的情況下信噪比較大，這將對測試結(jié)果造成很大的誤差。在如今充滿電磁干擾以及電路本身存在噪聲情況下，通過合理的PCB布局以及抗干擾技術(shù)可減少采樣電路的噪聲，但若在硬件上提高信噪比，將會大大增大系統(tǒng)的采樣精度。測試儀采樣電路如圖4所示，電壓有4個(gè)采樣通道，通過ARM控制繼電器觸點(diǎn)S2～S5的開通與關(guān)斷選擇合適的電壓采樣通道。系統(tǒng)開機(jī)時(shí)電壓采樣通道選擇最大的采樣通道，即S2閉合，其他的繼電器觸點(diǎn)斷開，此時(shí)預(yù)采樣開路電壓，然后根據(jù)預(yù)采樣的電壓值算出實(shí)際開路電壓。若算得的開路電壓600 VUoc≤1 kV，則S2閉合，S3～S5斷開；若300 VUoc≤600 V，則S3閉合，S2，S4，S5斷開，若100 VUoc≤300 V，則S4閉合，S2，S3，S5斷開；若0Uoc≤100 V，則S5閉合，S2～S4斷開。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/194403.htm
選擇好合適的電壓采樣通道后，閉合S1，開啟電容C充電回路，在電容充電的過程中采樣電容兩端的電壓和流過電容的電流，再對這些點(diǎn)進(jìn)行濾波處理就能繪制出光伏陣列I-V曲線了。
4 數(shù)據(jù)處理
因?yàn)闇y試儀采樣得到的I-V數(shù)據(jù)是客觀的，存在不可避免的誤差。如何根據(jù)實(shí)測的I-V數(shù)據(jù)繪制I-V曲線并準(zhǔn)確計(jì)算太陽能電池特性參數(shù)是后期數(shù)據(jù)處理需要解決的主要問題。雖然硬件上在A／D采樣信號入口處設(shè)計(jì)了RC濾波器，但是干擾因數(shù)復(fù)雜，還需在軟件上采用數(shù)字濾波方法對曲線進(jìn)行進(jìn)一步的平滑處理。此處采用最小二乘法對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。
5 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果
基于上述設(shè)計(jì)方案，這里選用基于ARM7TDMI內(nèi)核的LPC2214作為控制芯片，成功研制了一臺中小功率光伏陣列特性曲線測試儀樣機(jī)，主要技術(shù)指標(biāo)為：電壓0～1 kV；電流0～20 A；環(huán)境溫度-40～80℃；日照強(qiáng)度0～2 500 W／m2?；谠摌訖C(jī)成功對光伏陣列進(jìn)行了測試實(shí)驗(yàn)。所測光伏陣列的I-V曲線波形如圖5所示。
經(jīng)測試所得到的特征參數(shù)為Uoc=448．09 V，Isc=4．08 A，最大功率點(diǎn)對應(yīng)的電壓Um=352．48 V，最大功率點(diǎn)對應(yīng)的電流Im=3．41A，最大功率點(diǎn)功率Pm=1204W。
6 結(jié)論
這里采用了一種動態(tài)電容充電方式的光伏陣列特性測試技術(shù)，詳細(xì)分析了其工作原理、實(shí)現(xiàn)及其控制等。利用研制的樣機(jī)進(jìn)行了光伏陣列特性的現(xiàn)場測試，結(jié)果表明測試儀完全滿足一般的工程要求，該方法具有一定的實(shí)用價(jià)值。
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