本發(fā)明涉及太陽方陣模擬器領域，具體涉及一種太陽方陣模擬器伏安特性測試方法及系統(tǒng)。

背景技術：

伏安特性是太陽方陣模擬器區(qū)別與其他電源最重要的特性，對其性能的測試也是測試太陽方陣模擬器的重點,伏安特性的測試，其實質(zhì)就是驗證太陽方陣模擬器電源內(nèi)嵌工程用數(shù)學模型方程的正確性，以及其在硬件功能上反映出的性能特性。

現(xiàn)在對于太陽方陣模擬器伏安特性測試方法大體分為兩種：定壓測流法和定流測壓法。具體的方法是在電源設定好一條伏安特性曲線后，連續(xù)改變負載狀態(tài)，調(diào)整供電回路中的電流(或電子負載兩端的電壓)，同時通過測量得到一組電源輸出的電壓(或電流)，并與通過模型方程計算得到的理論值相比較，從而得到被測電源的伏安特性準確度指標。但是，從圖1典型太陽方陣模擬器伏安特性曲線圖中可以看出，當太陽方陣模擬器電源工作在大電流狀態(tài)下(即圖1中電壓接近零的區(qū)域)時，電流的微小改變就會引起電壓的大幅度跳變；同理，高電壓狀態(tài)(即圖1中電流接近零的區(qū)域)時，電壓的微小改變也會引起電流的大幅度跳變；

因此，在現(xiàn)有技術中，單純使用定壓測流法和定流測壓法都會遇到電壓或者電流稍微波動，就會導致測量值大幅波動的情形，從而無法獲得準確的伏安特性曲線測試值，更無法對伏安特性進行準確驗證。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供了一種太陽方陣模擬器伏安特性測試方法，當電源工作在恒流區(qū)時，使用定壓測流法，當電源工作在恒壓區(qū)時，使用定流測壓法，這樣可以通過一次測試得到一條完整的在恒壓、恒流區(qū)都具有等間距數(shù)據(jù)點的伏安特性曲線，提高伏安特性測試的效率。

一種太陽方陣模擬器伏安特性測試方法，其步驟為：

(1)當電源工作在恒流區(qū)域時，從電壓步進起點到V_mp這段范圍，以步進電壓值設置電子負載，從電壓初始值開始每一次電壓提升一個電壓步進值，每次電壓步進之后讀取電子負載電流測量值I_i，其中i＝1,2,3…n，n＝V_mp/步進電壓，其中V_mp最大功率點的電壓；

(2)計算每增加一個電壓步進值后的電壓在伏安特性中所對應的理論電流值I_i'；

(3)計算電流測量值I_i與理論電流值I_i'的差值ΔI_i：

ΔI_i＝I_i-I_i'(i＝1,2,3...n)

其中ΔI_i為電流測量值I_i與電流理論值I_i'的誤差，應該滿足：

|ΔI_i中的最大值|≤|I_lm|

其中：I_lm為規(guī)定的測量允許誤差極限；

(4)繪制恒流區(qū)域的伏安特性曲線；

(5)計算與電壓V_mp對應的電流值I_mp，其中I_mp為最大功率點的電流，當電源工作在恒壓區(qū)域時，從I_mp到步進電流值這段范圍，以步進電流值設置電子負載，讀取電子負載電壓測量值U_i，其中i＝1,2,3…n，n＝(I_mp-步進電流值)/步進電流；

(6)計算每減少一個電流步進值之后的電流在伏安特性中所對應的理論電壓值U′_i；

(7)計算電壓測量值U_i與理論電壓值U_i'的差值ΔU_i，

ΔU_i＝U_i-U_i'(i＝1,2,3...n)

其中：ΔU_i為電壓測量值U_i與電壓理論值U_i'的誤差，并應當滿足

|ΔU_i中的最大值|≤|U_lm|

其中：U_lm為規(guī)定的測量允許誤差極限；

(10)繪制恒壓區(qū)域的伏安特性曲線；

(11)統(tǒng)計數(shù)據(jù)并作出驗證結論；

尤其是，電壓初始值為0；

一種太陽方陣模擬器伏安特性測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)中太陽方陣模擬器與電子負載連接，計算機連接于太陽方陣模擬器和電子負載以及用于采集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集器，其中電子負載的電壓或者電流能夠自行設置。

尤其是，所述數(shù)據(jù)采集器包括數(shù)字多用表和數(shù)字電壓表；

尤其是，數(shù)字多用表來讀取電子負載兩端的電壓，數(shù)字電壓表和標準電阻用來測量回路中的電流；

尤其是，電子負載的電壓和電流能夠按照步進量設置；

尤其是，所述步進量根據(jù)電子負載電壓、電流設置值的最大允許誤差來確定，太陽方陣模擬器的采樣端子接在電子負載的正負極兩端。。

本發(fā)明提供的一種太陽方陣模擬器伏安特性測試方法及系統(tǒng)，通過一次測試得到一條完整的在恒壓、恒流區(qū)都具有等間距數(shù)據(jù)點的伏安特性曲線，克服了單純的定壓測試法和定流測試法導致測試波動較大，進一步提高伏安特性測試驗證的效率。

附圖說明

圖1現(xiàn)有技術中典型太陽方陣模擬器伏安特性曲線圖

圖2本發(fā)明的伏安特性測試系統(tǒng)搭建圖

圖3本發(fā)明的太陽方陣模擬器伏安特性測試流程圖

具體實施方式

結合具體實施例對本發(fā)明內(nèi)容進行具體說明如下:

首先，對于太陽方陣模擬器電源而言，其主要功能是模擬太陽電池輸出特性，包含了光強、溫度等因素的完整太陽電池等效電路模型公式為：

其中：I_Ph為光生電流；

T為太陽電池實際結溫；

Tr為太陽電池測量參考溫度；

q為電子電量；

Eg為半導體材料緊帶寬度(eV)；

B為理想二極管因子；

K為波爾茲曼常數(shù)；

Rs為太陽電池串聯(lián)電阻；

Rp為太陽電池并聯(lián)電阻；

但由于公式1為超越方程，無法在工程上得到實際應用，因此對其進行了等效簡化:

其中：V_oc為電池陣列的開路電壓；

I_sc為電池陣列的短路電流；

R_s為電池陣的串聯(lián)電阻；

N為曲線的一個指數(shù)型曲線參數(shù)；

V_mp為最大功率點的電壓；

I_mp為最大功率點的電流。

且有如下關系式：

由上述公式可以看出，通過V_oc、I_sc、V_mp、I_mp這四個可調(diào)參數(shù)可確定一條伏安特性曲線，這一組公式被嵌入到模擬器電源固件之中，作為太陽方陣模擬器電源的固有特性存在。

因此，本發(fā)明根據(jù)不同的區(qū)域，設定不同的測試方式，當電源工作在恒流區(qū)時，使用定壓測流法，當電源工作在恒壓區(qū)時，使用定流測壓法，這樣可以通過一次測試得到一條完整的在恒壓、恒流區(qū)都具有等間距數(shù)據(jù)點的伏安特性曲線，測試方法如圖3所示，具體步驟為：

(1)設置太陽方陣模擬器電源的基本參數(shù)；

(2)設置電壓初始值及步進電流值，電壓初始值為0；

(3)當電源工作在恒流區(qū)域時，從電壓步進起點到V_mp這段范圍，以步進電壓值設置電子負載，從電壓初始值開始每一次電壓提升一個電壓步進值，每次電壓步進之后讀取電子負載電流測量值I_i，其中i＝1,2,3…n，n＝V_mp/步進電壓；

(4)通過公式2至公式5，計算每增加一個電壓步進值后的電壓在伏安特性中所對應的理論電流值I_i'；

(5)計算電流測量值I_i與理論電流值I_i'的差值ΔI_i：

ΔI_i＝I_i-I_i'(i＝1,2,3...n) 公式6

其中ΔI_i為電流測量值與電流理論值的誤差，應該滿足：

|ΔI_i中的最大值|≤|I_lm| 公式7

其中：I_lm為說明書中規(guī)定的測量允許誤差極限；

(6)繪制恒流區(qū)域的伏安特性曲線；

(7)計算與電壓V_mp對應的電流值I_mp，當電源工作在恒壓區(qū)域時，從I_mp到步進電流值起點這段范圍，以步進電流值設置電子負載，讀取電子負載電壓測量值U_i，其中i＝1,2,3…n，n＝(I_mp-步進電流值)/步進電流；

(8)通過公式2至公式5，計算每減少一個電流步進值之后的電流在伏安特性中所對應的理論電壓值U_i'；

(9)計算電壓測量值U_i與理論電壓值U_i'的差值ΔU_i，

ΔU_i＝U_i-U_i'(i＝1,2,3...n) 公式8

其中：ΔU_i為電壓測量值U_i與電壓理論值U_i'的誤差，并應當滿足

|ΔU_i中的最大值|≤|U_lm| 公式9

其中：U_lm為說明書中規(guī)定的測量允許誤差極限；

(10)繪制恒壓區(qū)域的伏安特性曲線；

(11)統(tǒng)計數(shù)據(jù)并作出驗證結論。

需要知道的是，從公式2可知，電壓是關于電流的函數(shù)，但由于方程的局限性，無法直接由給定的電壓值計算出電流值。這里采用近似的方法，由公式2可以得出一組電壓、電流的對應值并建表，要想求得已知電壓所對應的電流值，只需在表中查找與已知電壓值最接近的電壓，其對應的電流值可以近似為已知電壓對應的電流值。結論判據(jù)根據(jù)具體測試的太陽方陣模擬器技術要求來確定。

本發(fā)明的太陽方陣模擬器伏安特性測試系統(tǒng)搭建如圖2所示，為了縮短測試時間以及避免人員誤差的產(chǎn)生，測試過程全程采用計算機遠程控制測試設備，電壓、電流的步進量根據(jù)電子負載電壓、電流設置值的最大允許誤差來確定，數(shù)字多用表來讀取電子負載兩端的電壓，數(shù)字電壓表和標準電阻用來測量回路中的電流，太陽方陣模擬器的采樣端子接在電子負載的正負極兩端。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領域內(nèi)的技術人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。