一种太阳方阵模拟器伏安特性测试方法及测试系统技术方案

一种太阳方阵模拟器伏安特性测试方法及测试系统，在测试过程中，当电源工作在恒流区时，使用定压测流法，当电源工作在恒压区时，使用定流测压法，通过一次测试得到一条完整的在恒压、恒流区都具有等间距数据点的伏安特性曲线，克服了单纯的定压测试法和定流测试法导致测试波动较大，进一步提高伏安特性测试验证的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳方阵模拟器领域，具体涉及一种太阳方阵模拟器伏安特性测试方法及系统。
技术介绍
伏安特性是太阳方阵模拟器区别与其他电源最重要的特性，对其性能的测试也是测试太阳方阵模拟器的重点,伏安特性的测试，其实质就是验证太阳方阵模拟器电源内嵌工程用数学模型方程的正确性，以及其在硬件功能上反映出的性能特性。现在对于太阳方阵模拟器伏安特性测试方法大体分为两种：定压测流法和定流测压法。具体的方法是在电源设定好一条伏安特性曲线后，连续改变负载状态，调整供电回路中的电流(或电子负载两端的电压)，同时通过测量得到一组电源输出的电压(或电流)，并与通过模型方程计算得到的理论值相比较，从而得到被测电源的伏安特性准确度指标。但是，从图1典型太阳方阵模拟器伏安特性曲线图中可以看出，当太阳方阵模拟器电源工作在大电流状态下(即图1中电压接近零的区域)时，电流的微小改变就会引起电压的大幅度跳变；同理，高电压状态(即图1中电流接近零的区域)时，电压的微小改变也会引起电流的大幅度跳变；因此，在现有技术中，单纯使用定压测流法和定流测压法都会遇到电压或者电流稍微波动，就会导致测量值大幅波动的情形，从而无法获得准确的伏安特性曲线测试值，更无法对伏安特性进行准确验证。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种太阳方阵模拟器伏安特性测试方法，当电源工作在恒流区时，使用定压测流法，当电源工作在恒压区时，使用定流测压法，这样可以通过一次测试得到一条完整的在恒压、恒流区都具有等间距数据点的伏安特性曲线，提高伏安特性测试的效率。一种太阳方阵模拟器伏安特性测试方法，其步骤为：(1)当电源工作在恒流区域时，从电压步进起点到Vmp这段范围，以步进电压值设置电子负载，从电压初始值开始每一次电压提升一个电压步进值，每次电压步进之后读取电子负载电流测量值Ii，其中i＝1,2,3…n，n＝Vmp/步进电压，其中Vmp最大功率点的电压；(2)计算每增加一个电压步进值后的电压在伏安特性中所对应的理论电流值Ii'；(3)计算电流测量值Ii与理论电流值Ii'的差值ΔIi：ΔIi＝Ii-Ii'(i＝1,2,3...n)其中ΔIi为电流测量值Ii与电流理论值Ii'的误差，应该满足：|ΔIi中的最大值|≤|Ilm|其中：Ilm为规定的测量允许误差极限；(4)绘制恒流区域的伏安特性曲线；(5)计算与电压Vmp对应的电流值Imp，其中Imp为最大功率点的电流，当电源工作在恒压区域时，从Imp到步进电流值这段范围，以步进电流值设置电子负载，读取电子负载电压测量值Ui，其中i＝1,2,3…n，n＝(Imp-步进电流值)/步进电流；(6)计算每减少一个电流步进值之后的电流在伏安特性中所对应的理论电压值U′i；(7)计算电压测量值Ui与理论电压值Ui'的差值ΔUi，ΔUi＝Ui-Ui'(i＝1,2,3...n)其中：ΔUi为电压测量值Ui与电压理论值Ui'的误差，并应当满足|ΔUi中的最大值|≤|Ulm|其中：Ulm为规定的测量允许误差极限；(10)绘制恒压区域的伏安特性曲线；(11)统计数据并作出验证结论；尤其是，电压初始值为0；一种太阳方阵模拟器伏安特性测试系统，该系统中太阳方阵模拟器与电子负载连接，计算机连接于太阳方阵模拟器和电子负载以及用于采集数据的数据采集器，其中电子负载的电压或者电流能够自行设置。尤其是，所述数据采集器包括数字多用表和数字电压表；尤其是，数字多用表来读取电子负载两端的电压，数字电压表和标准电阻用来测量回路中的电流；尤其是，电子负载的电压和电流能够按照步进量设置；尤其是，所述步进量根据电子负载电压、电流设置值的最大允许误差来确定，太阳方阵模拟器的采样端子接在电子负载的正负极两端。。本专利技术提供的一种太阳方阵模拟器伏安特性测试方法及系统，通过一次测试得到一条完整的在恒压、恒流区都具有等间距数据点的伏安特性曲线，克服了单纯的定压测试法和定流测试法导致测试波动较大，进一步提高伏安特性测试验证的效率。附图说明图1现有技术中典型太阳方阵模拟器伏安特性曲线图图2本专利技术的伏安特性测试系统搭建图图3本专利技术的太阳方阵模拟器伏安特性测试流程图具体实施方式结合具体实施例对本
技术实现思路
进行具体说明如下:首先，对于太阳方阵模拟器电源而言，其主要功能是模拟太阳电池输出特性，包含了光强、温度等因素的完整太阳电池等效电路模型公式为：其中：IPh为光生电流；T为太阳电池实际结温；Tr为太阳电池测量参考温度；q为电子电量；Eg为半导体材料紧带宽度(eV)；B为理想二极管因子；K为波尔兹曼常数；Rs为太阳电池串联电阻；Rp为太阳电池并联电阻；但由于公式1为超越方程，无法在工程上得到实际应用，因此对其进行了等效简化:其中：Voc为电池阵列的开路电压；Isc为电池阵列的短路电流；Rs为电池阵的串联电阻；N为曲线的一个指数型曲线参数；Vmp为最大功率点的电压；Imp为最大功率点的电流。且有如下关系式：由上述公式可以看出，通过Voc、Isc、Vmp、Imp这四个可调参数可确定一条伏安特性曲线，这一组公式被嵌入到模拟器电源固件之中，作为太阳方阵模拟器电源的固有特性存在。因此，本专利技术根据不同的区域，设定不同的测试方式，当电源工作在恒流区时，使用定压测流法，当电源工作在恒压区时，使用定流测压法，这样可以通过一次测试得到一条完整的在恒压、恒流区都具有等间距数据点的伏安特性曲线，测试方法如图3所示，具体步骤为：(1)设置太阳方阵模拟器电源的基本参数；(2)设置电压初始值及步进电流值，电压初始值为0；(3)当电源工作在恒流区域时，从电压步进起点到Vmp这段范围，以步进电压值设置电子负载，从电压初始值开始每一次电压提升一个电压步进值，每次电压步进之后读取电子负载电流测量值Ii，其中i＝1,2,3…n，n＝Vmp/步进电压；(4)通过公式2至公式5，计算每增加一个电压步进值后的电压在伏安特性中所对应的理论电流值Ii'；(5)计算电流测量值Ii与理论电流值Ii'的差值ΔIi：ΔIi＝Ii-Ii'(i＝1,2,3...n)公式6其中ΔIi为电流测量值与电流理论值的误差，应该满足：|ΔIi中的最大值|≤|Ilm|公式7其中：Ilm为说明书中规定的测量允许误差极限；(6)绘制恒流区域的伏安特性曲线；(7)计算与电压Vmp对应的电流值Imp，当电源工作在恒压区域时，从Imp到步进电流值起点这段范围，以步进电流值设置电子负载，读取电子负载电压测量值Ui，其中i＝1,2,3…n，n＝(Imp-步进电流值)/步进电流；(8)通过公式2至公式5，计算每减少一个电流步进值之后的电流在伏安特性中所对应的理论电压值Ui'；(9)计算电压测量值Ui与理论电压值Ui'的差值ΔUi，ΔUi＝Ui-Ui'(i＝1,2,3...n)公式8其中：ΔUi为电压测量值Ui与电压理论值Ui'的误差，并应当满足|ΔUi中的最大值|≤|Ulm|公式9其中：Ulm为说明书中规定的测量允许误差极限；(10)绘制恒压区域的伏安特性曲线；(11)统计数据并作出验证结论。需要知道的是，从公式2可知，电压是关于电流的函数，但由于方程的局限性，无法直接由给定的电压值计算出电流值。这里采用近似的方法，由公式2可以得出一组电压、电流的对应值并建表，要想求得已知电压所对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳方阵模拟器伏安特性测试方法，其特征在于：(1)当电源工作在恒流区域时，从电压步进起点到Vmp这段范围，以步进电压值设置电子负载，从电压初始值开始每一次电压提升一个电压步进值，每次电压步进之后读取电子负载电流测量值Ii，其中i＝1,2,3…n，n＝Vmp/步进电压，其中Vmp为最大功率点的电压；(2)计算每增加一个电压步进值后的电压在伏安特性中所对应的理论电流值I′i；(3)计算电流测量值Ii与理论电流值I′i的差值ΔIi：ΔIi＝Ii‑I′i(i＝1,2,3...n)其中ΔIi为电流测量值Ii与电流理论值I′i的误差，应该满足：|ΔIi中的最大值|≤|Ilm|其中：Ilm为规定的测量允许误差极限；(4)绘制恒流区域的伏安特性曲线；(5)计算与电压Vmp对应的电流值Imp，其中Imp为最大功率点的电流，当电源工作在恒压区域时，从Imp到电流步进值这段范围，以步进电压值设置电子负载，读取电子负载电压测量值Ui，其中i＝1,2,3…n，n＝(Imp‑步进电流值)/步进电流；(6)计算每减少一个电流步进值之后的电流在伏安特性中所对应的理论电压值U′i；(7)计算电压测量值Ui与理论电压值U′i的差值ΔUi，ΔUi＝Ui‑U′i(i＝1,2,3...n)其中：ΔUi为电压测量值Ui与电压理论值U′i的误差，并应当满足|ΔUi中的最大值|≤|Ulm|其中：Ulm为规定的测量允许误差极限；(8)绘制恒压区域的伏安特性曲线；(9)统计数据并作出验证结论。...

【技术特征摘要】
1.一种太阳方阵模拟器伏安特性测试方法，其特征在于：(1)当电源工作在恒流区域时，从电压步进起点到Vmp这段范围，以步进电压值设置电子负载，从电压初始值开始每一次电压提升一个电压步进值，每次电压步进之后读取电子负载电流测量值Ii，其中i＝1,2,3…n，n＝Vmp/步进电压，其中Vmp为最大功率点的电压；(2)计算每增加一个电压步进值后的电压在伏安特性中所对应的理论电流值I′i；(3)计算电流测量值Ii与理论电流值I′i的差值ΔIi：ΔIi＝Ii-I′i(i＝1,2,3...n)其中ΔIi为电流测量值Ii与电流理论值I′i的误差，应该满足：|ΔIi中的最大值|≤|Ilm|其中：Ilm为规定的测量允许误差极限；(4)绘制恒流区域的伏安特性曲线；(5)计算与电压Vmp对应的电流值Imp，其中Imp为最大功率点的电流，当电源工作在恒压区域时，从Imp到电流步进值这段范围，以步进电压值设置电子负载，读取电子负载电压测量值Ui，其中i＝1,2,3…n，n＝(Imp-步进电流值)/步进电流；(6)计算每减少一个电流步进值之后的电流在伏安特性中所对应的理论电压值U′i；(7)计算电压测量值Ui与理论电压值U′i的差值ΔUi，ΔUi＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗震，孙毅，丁蔚，门伯龙，李树明，张若林，
申请(专利权)人：北京东方计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11