基于组态王的分布式发电装置模拟器 - 电测与仪表.DOCVIP

基于MSP430和组态王的光伏阵列模拟器的设计 公茂法，李志，樊淑娴，李杰，冯洁 （山东科技大学 电气与自动化工程学院，山东 青岛 266590） 摘要：在进行现场试验时，无法在短时间内得到光伏阵列随环境变化的输出特性。为了解决这个问题，根据光伏阵列的物理模型建立了光伏阵列数学模型，并且使用Simulink软件仿真验证了模型的正确性，在此基础上，采用MSP430芯片作为主控芯片，组态王软件作为上位机软件设计了一种光伏阵列模拟器，通过输入不同的光照强度、环境温度等外部环境条件寻找工作点，控制斩波电路的输出电压，模拟不同环境条件下光伏阵列的输出特性。 关键词：光伏阵列模拟器；仿真；MSP430；组态王中图分类号：TM 文献标识码: B 文章编号：1001-1390（2017）06-0000-00 Design of photovoltaic array simulator based on Kingview Gong Maofa, Li Zhi, Fan Shuxian, Li Jie, Feng Jie (College of Electrical Engineering and Automation, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, Shandong, China) Abstract: In the field test of photovoltaic array, the output characteristics of PV array can not be obtained in a short time. Therefore, we built a mathematical model of PV array based on the physical model of PV array. Then, we established a simulation model in Simulink and done some optimization to prove the correctness of the model. On this basis, we designed a PV array simulator with MSP430 as the main control chip and Kingview as upper monitor software. We used kingview design man-machine interface so that we can find working point when we input different light intensity, temperature and external conditions. We can control the output characteristics of the PV array simulator in different conditions by controlling the output voltage of the MSP430 chip. Keywords: photovoltaic array simulator, simulation, MSP430, kingview 0引言 可再生能源由于能够可再生、分布广泛以及对环境危害小等特点成为21世纪世界各国能源发展的重要选择[1]。太阳能资源由于其清洁环保、取之不尽、用之不竭的可再生特性[2]，已经成为当今世界发展最为迅速的可再生能源资源之一。光伏阵列是利用太阳能资源的一种重要形式。如果以5% 的转化率转化地球表面0.1% 的太阳能资源，每年的发电量足够地球使用40年[3]。光伏阵列的输出特性很大程度上取决于外界环境的变化，比如光照强度、环境温度等因素。在对真实光伏阵列进行现场试验时，无法在短时间内得到光伏阵列随光照强度和环境温度等外部环境条件变化的输出特性，还会浪费很多的人力、物力。本文设计了一种光伏阵列模拟器，用来模拟不同环境条件下光伏阵列的输出特性，从而解决上述问题。 根据光电效应以及光伏阵列受外界影响的变化特性，一般认为光伏阵列的物理模型如图1所示。光伏阵列可以看做是一个电流源，本文采用的是单二极管模型，模型中包含一个二极管以及两个电阻。二极管表示极化现象，RS和RP表示电池损耗。 一般光伏电池出厂时厂家会提供以下电气参数，开路电压VOC，短路电流ISC，最大功率点处的电压Um，最大功率点处的电流Im，根据光伏阵列的模型结合厂家所给数据将模型化简[4]如下： 图1 光伏阵列简化等效电路 Fig.1 Simpli