中小功率光伏陣列I-V特性測試技術研究
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3．4 電壓、電流采樣
對應不同的開路電壓和短路電流，由公式知充電時間也隨之而變化，選擇合適的電容可以保證系統在不同的開路電壓和短路電流情況下都有足夠的采樣時間。所設計的中小功率光伏陣列I-V曲線測試儀可測試的最大開路電壓為1 kV，短路電流為20 A。電壓變化范圍較大，若電壓采樣通道僅有一個，在所測試的光伏陣列開路電壓較小時，電壓采樣信號較小，在采樣電路中存在噪聲的情況下信噪比較大，這將對測試結果造成很大的誤差。在如今充滿電磁干擾以及電路本身存在噪聲情況下，通過合理的PCB布局以及抗干擾技術可減少采樣電路的噪聲，但若在硬件上提高信噪比，將會大大增大系統的采樣精度。測試儀采樣電路如圖4所示，電壓有4個采樣通道，通過ARM控制繼電器觸點S2～S5的開通與關斷選擇合適的電壓采樣通道。系統開機時電壓采樣通道選擇最大的采樣通道，即S2閉合，其他的繼電器觸點斷開，此時預采樣開路電壓，然后根據預采樣的電壓值算出實際開路電壓。若算得的開路電壓600 VUoc≤1 kV，則S2閉合，S3～S5斷開；若300 VUoc≤600 V，則S3閉合，S2，S4，S5斷開，若100 VUoc≤300 V，則S4閉合，S2，S3，S5斷開；若0Uoc≤100 V，則S5閉合，S2～S4斷開。本文引用地址：http://www.104case.com/article/194403.htm
選擇好合適的電壓采樣通道后，閉合S1，開啟電容C充電回路，在電容充電的過程中采樣電容兩端的電壓和流過電容的電流，再對這些點進行濾波處理就能繪制出光伏陣列I-V曲線了。
4 數據處理
因為測試儀采樣得到的I-V數據是客觀的，存在不可避免的誤差。如何根據實測的I-V數據繪制I-V曲線并準確計算太陽能電池特性參數是后期數據處理需要解決的主要問題。雖然硬件上在A／D采樣信號入口處設計了RC濾波器，但是干擾因數復雜，還需在軟件上采用數字濾波方法對曲線進行進一步的平滑處理。此處采用最小二乘法對數據進行濾波。
5 實驗與結果
基于上述設計方案，這里選用基于ARM7TDMI內核的LPC2214作為控制芯片，成功研制了一臺中小功率光伏陣列特性曲線測試儀樣機，主要技術指標為：電壓0～1 kV；電流0～20 A；環境溫度-40～80℃；日照強度0～2 500 W／m2。基于該樣機成功對光伏陣列進行了測試實驗。所測光伏陣列的I-V曲線波形如圖5所示。
經測試所得到的特征參數為Uoc=448．09 V，Isc=4．08 A，最大功率點對應的電壓Um=352．48 V，最大功率點對應的電流Im=3．41A，最大功率點功率Pm=1204W。
6 結論
這里采用了一種動態電容充電方式的光伏陣列特性測試技術，詳細分析了其工作原理、實現及其控制等。利用研制的樣機進行了光伏陣列特性的現場測試，結果表明測試儀完全滿足一般的工程要求，該方法具有一定的實用價值。
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