一种太阳方阵模拟器保护控制电路及方法技术

本发明专利技术提供了一种太阳方阵模拟器保护控制电路及方法，保护控制电路包括：CPU系统、与CPU系统相连接并相互进行数据传输的FPGA，分别与FPGA相连接并相互进行数据传输的过压检测电路和过流检测电路，与FPGA连接的输出打开与关闭电路。本发明专利技术的技术方案克服现有技术中太阳方阵模拟器保护电路很难实现快速的保护响应速度的问题。响应速度的问题。响应速度的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳方阵模拟器保护控制电路及方法


[0001]本专利技术涉及太阳方阵模拟器
，具体涉及一种太阳方阵模拟器保护控制电路及方法。

技术介绍

[0002]太阳能是最具大规模开发潜力的新型清洁能源之一，太阳能利用的主要方式为太阳能光伏发电，高效利用太阳能的关键在于拥有一套高性能的光伏发电系统。由于太阳能电池板的输出特性受环境因素的影响很大，采用真实的太阳能电池板进行研究与试验是无法在全天候条件下完成的，很难开展相关研究工作。因此，开发一种能够真实反映太阳能电池板输出特性的装置代替真实太阳能电池板，成为了极具吸引力和应用价值的一项研究内容，这种装置就是太阳方阵模拟器。
[0003]太阳方阵模拟器就是利用电路来模拟太阳能电池板的输出特性，使得系统输出的I
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V特性和P
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V特性与特定光照、温度条件下实际太阳能电池板特性相符合，并且要能满足太阳能电池板的静态特性以及当光照或者负载发生变化时的动态特性。目前太阳方阵模拟器主要有模拟式与数字式两种。
[0004]模拟式太阳方阵模拟器，使用一种可以模拟太阳光的装置，称为太阳光照模拟器，等效作为太阳光源，用它来模拟太阳光照射，将此模拟光照射到太阳能电池样品上，获得太阳能电池的输出特性。但是这种太阳方阵模拟器存在的主要缺点有：存在较大的误差，并且随时间越来越大；模拟光源的光谱与实际太阳光的光谱有较大的偏差；不同生产厂家制造的模拟光源在制作参数、工艺以及性能上有很大的差别。
[0005]数字式太阳方阵模拟器，是以电力电子变换电路构成主电路，采用CPU、FPGA等控制芯片，实时检测负载电流、电压，通过某种控制算法，实时调节与控制主电路的工作状态，使主电路输出端的电流、电压符合实际太阳能电池板的输出特性。这种模拟器克服了模拟式太阳方阵模拟器的缺点，同时具有：较宽的模拟范围、能较理想的模拟环境的变化、可靠性高等特点。
[0006]要实现数字式太阳方阵模拟器的输出特性真实精确地模拟太阳能电池板的输出特性，使模拟器的输出电流与电压能够模拟太阳能电池板在某种环境条件下的输出电流与电压变化曲线，即I
‑
V曲线，必须要求太阳方阵模拟器具有快速的电流调整恢复时间，一般要求小于5us。
[0007]在航空航天地面测试时，都会使用太阳方阵模拟器代替太阳能电池板，进行模拟测试，在太阳方阵模拟器后端一般会通过分流切换装置，将太阳方阵模拟器输出的能量进行转化，给蓄电池进行充电或直接供给负载。整个电源控制系统对太阳方阵模拟器保护的响应速度、准确性具有十分高的要求，保护响应速度一般都要求小于100us。在太阳方阵模拟器保护功能方面，要求至少包括过压保护和过流保护两种。传统过压保护和过流保护设计，都是基于软件的设计方法，软件通过电压测量A/D和电流测量A/D进行输出电压、电流测量，并通过过压参考值和过流参考值，实现过压检测和过流检测，从而实现过压保护和过流
保护。这种保护设计方法比较容易实现，但保护的响应速度较慢，一般都在ms级别，传统设计方法很难实现快速的保护响应速度。因此，现需要一种具有快速保护响应速度的太阳方阵模拟器保护控制电路及方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术的主要目的在于提供一种太阳方阵模拟器保护控制电路及方法，以解决现有技术中的太阳方阵模拟器保护电路很难实现快速的保护响应速度的问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了一种太阳方阵模拟器保护控制电路，包括：CPU系统、与CPU系统相连接并相互进行数据传输的FPGA，分别与FPGA相连接并相互进行数据传输的过压检测电路和过流检测电路，与FPGA连接的输出打开与关闭电路；
[0010]CPU系统，用于向FPGA发送过压保护值、过流保护值和保护清除数据，接收由FPGA发送的故障状态信号并进行故障状态实时显示；
[0011]FPGA，用于接收由CPU系统发送的过压保护值、过流保护值和保护清除数据，将过压保护值发送给过压检测电路，作为过压保护参考设置值，将过流保护值发送给过流检测电路，作为过流保护参考设置值，并根据过压检测电路和过流检测电路发送的故障状态，实现故障状态检测、保护清除和输出打开与关闭操作，并将故障状态信号发送给CPU系统；
[0012]过压检测电路，用于过压检测，并将故障状态发送给FPGA，还用于过压故障状态清除；
[0013]过流检测电路，用于过流检测，并将故障状态发送给FPGA，还用于过流故障清除；
[0014]输出打开与关闭电路，用于接收FPGA发送的输出打开信号或输出关闭信号。
[0015]进一步地，FPGA包括：保护控制单元、输出控制单元、故障状态监测单元、保护清除单元和接口单元，接口单元、保护清除单元、保护控制单元和故障状态监测单元依次首尾连接，保护控制单元和输出控制单元相连接，输出控制单元与输出打开与关闭电路相连。
[0016]进一步地，保护控制单元，用于过压保护状态和过流保护状态的检测，将过压保护状态和过流保护状态发送给故障状态监测单元，并发送给输出控制单元，同时产生保护清除信号，发送给过压检测电路中的过压检测单元以及过流检测电路中的过流检测单元；
[0017]故障状态监测单元，用于接收保护控制单元发送的过压保护状态和过流保护状态，实现故障状态实时监测，生成故障状态信号，并将故障状态信号通过接口单元发送给CPU系统；
[0018]保护清除单元，用于接收CPU系统通过接口单元发送的故障清除数据，产生故障清除信号，并发送给保护控制单元；
[0019]输出控制单元，用于接收保护控制单元发送的过压保护状态和过流保护状态，产生故障发生信号，根据故障发生信号生成输出关闭信号和输出打开信号，并发送给输出打开与关闭电路；
[0020]接口单元，用于接收CPU系统发送的保护参数，并将保护参数发送到各部分单元，以及接收故障状态监测单元发送的故障状态信号，发送给CPU系统。
[0021]进一步地，过压检测电路包括：依次连接的过压编程单元、过压误差检测单元、过压误差处理单元和过压检测单元，还包括与过压误差检测单元连接的电压监测单元，过压检测单元与保护控制单元连接并相互进行数据传输，接口单元与过压编程单元连接。
[0022]进一步地，过压编程单元，用于接收FPGA接口单元发送的过压保护值，作为过压保护参考设置值，完成过压D/A转换，产生过压编程值；
[0023]电压监测单元，用于实现模拟器输出电压监测处理，产生电压监测值；
[0024]过压误差检测单元，用于产生过压误差信号，并发送给过压误差处理单元；
[0025]过压误差处理单元，用于对过压误差信号进行处理，产生过压误差处理信号，并发送给过压检测单元；
[0026]过压检测单元，用于产生过压信号，并发送给FPGA中的保护控制单元。
[0027]进一步地，过流检测电路包括：依次连接的过流编程单元、过流误差检测单元、过流误差处理单元和过流检测单元，还包括与过流误差检测单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳方阵模拟器保护控制电路，其特征在于，包括：CPU系统、与CPU系统相连接并相互进行数据传输的FPGA，分别与FPGA相连接并相互进行数据传输的过压检测电路和过流检测电路，与FPGA连接的输出打开与关闭电路；CPU系统，用于向FPGA发送过压保护值、过流保护值和保护清除数据，接收由FPGA发送的故障状态信号并进行故障状态实时显示；FPGA，用于接收由CPU系统发送的过压保护值、过流保护值和保护清除数据，将过压保护值发送给过压检测电路，作为过压保护参考设置值，将过流保护值发送给过流检测电路，作为过流保护参考设置值，并根据过压检测电路和过流检测电路发送的故障状态，实现故障状态检测、保护清除和输出打开与关闭操作，并将故障状态信号发送给CPU系统；过压检测电路，用于过压检测，并将故障状态发送给FPGA，还用于过压故障状态清除；过流检测电路，用于过流检测，并将故障状态发送给FPGA，还用于过流故障清除；输出打开与关闭电路，用于接收FPGA发送的输出打开信号或输出关闭信号。2.根据权利要求1所述的一种太阳方阵模拟器保护控制电路，其特征在于，FPGA包括：保护控制单元、输出控制单元、故障状态监测单元、保护清除单元和接口单元，接口单元、保护清除单元、保护控制单元和故障状态监测单元依次首尾连接，保护控制单元和输出控制单元相连接，输出控制单元与输出打开与关闭电路相连。3.根据权利要求2所述的一种太阳模拟器保护控制电路，其特征在于，保护控制单元，用于过压保护状态和过流保护状态的检测，将过压保护状态和过流保护状态发送给故障状态监测单元，并发送给输出控制单元，同时产生保护清除信号，发送给过压检测电路中的过压检测单元以及过流检测电路中的过流检测单元；故障状态监测单元，用于接收保护控制单元发送的过压保护状态和过流保护状态，实现故障状态实时监测，生成故障状态信号，并将故障状态信号通过接口单元发送给CPU系统；保护清除单元，用于接收CPU系统通过接口单元发送的故障清除数据，产生故障清除信号，并发送给保护控制单元；输出控制单元，用于接收保护控制单元发送的过压保护状态和过流保护状态，产生故障发生信号，根据故障发生信号生成输出关闭信号和输出打开信号，并发送给输出打开与关闭电路；接口单元，用于接收CPU系统发送的保护参数，并将保护参数发送到各部分单元，以及接收故障状态监测单元发送的故障状态信号，发送给CPU系统。4.根据权利要求2所述的一种太阳方阵模拟器保护控制电路，其特征在于，过压检测电路包括：依次连接的过压编程单元、过压误差检测单元、过压误差处理单元和过压检测单元，还包括与过压误差检测单元连接的电压监测单元，过压检测单元与保护控制单元连接并相互进行数据传输，接口单元与过压编程单元连接。5.根据权利要求4所述的一种太阳方阵模拟器保护控制电路，其特征在于，过压编程单元，用于接收FPGA接口单元发送的过压保护值，作为过压保护参考设置值，完成过压D/A转换，产生过压编程值；电压监测单元，用于实现模拟器输出电压监测处理，产生电压监测值；过压误差检测单元，用于产生过压误差信号，并发送给过压误差处理单元；
过压误差处理单元，用于对过压误差信号进行处理，产生过压误差处理信号，并发送给过压检测单元；过压检测单元，用于产生过压信号，并发送给FPGA中的保护控制单元。6.根据权利要求2所述的一种太阳方阵模拟器保护控制电路，其特征在于，过流检测电路包括：依次连接的过流编程单元、过流误差检测单元、过流误差处理单元和过流检测单元，还包括与过流误差检测单元连接的电流监测单元，过流检测单元与保护控制单元连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭海军，张煜，朱炬，汤瑞，周康，赵云瑞，
申请(专利权)人：中电科思仪科技安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：