图5示出设计每个模块的结构。
考虑到实际工作环境可能比较恶劣,且温度和日照条件均变化较快,因此采用模拟器件来实现曲线的生成电路,以加快响应速度。通过高精度D/A将接收到的数字参数给定转换为模拟值给定。
根据太阳能电池的数学模型,太阳能电池的输出I-U 曲线是在一个恒定电压下减去一个二极管的I-U 特性曲线,对此,可采用如图6所示的太阳电池输出I-U 曲线模拟电路进行模拟。
由图可见,输入包括开路电压和短路电流的给定,由这两个参数就能确定太阳能电池的工作状态。
太阳能电池的非线性特性主要由模拟器件来实现,不同的曲线对应着不同特性的二极管和其他电阻电容参数的选择。
开路电压和短路电流由外界环境条件所决定。
根据太阳能电池的工程模型,短路电流近似等于太阳能电池的光电流,主要由光照条件所决定,而开路电压则近似为电池温度的一个线性函数。因此,光照条件和电池温度就可以简单地通过这两个参数的设置得到反映。
可以看出,当反馈电压小于给定的Uoc 的参考值,放大器A1 输出为负,二极管由于反偏截止,A2的输出就只能由Isc 决定,整个电路输出电流就为短路电流。当反馈电压增大,能使A1 的输出为正,二极管正偏导通,A2 的输入则随二极管电流的增大而增大,输出则随之减小。由于二极管的电压电流是指数关系,利用这一关系进行设计,使电流的减小量作为输出电压的函数,并通过选择合适特性的二极管,就能很好地模拟太阳电池阵的I-U 曲线。
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