一種基于MCU控制的光伏電池測試儀設(shè)計(jì)

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　軟件采用Keil編譯環(huán)境下的C語言編程。程序設(shè)計(jì)流程，通過PC機(jī)向MCU串口發(fā)送測量控制指令，并接受測量數(shù)據(jù)。下位機(jī)MCU接收到測量指令后，通過不斷改變控制電壓信號UD。來改變外接負(fù)載。每次測量開始，控制電壓增加△U，然后采集一個(gè)點(diǎn)的電壓電流。直到測量到短路電流，測量結(jié)束。考慮到光伏電池兩端電壓電流變化的延時(shí)性，用定時(shí)器控制采點(diǎn)時(shí)間，每隔50 ms采集一次數(shù)據(jù)。

　　4 試驗(yàn)驗(yàn)證

　　根據(jù)方案設(shè)計(jì)制作樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，采用英利產(chǎn)品，型號為110(17)P1470×680的多晶硅光伏電池板。在自然光照情況下，對單塊光伏電池進(jìn)行測試。

　　廠家提供的Isc，Voc，IM和VM是在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下(光強(qiáng)1 000 W／m2，電池溫度25℃)測得參數(shù)在實(shí)際測試中，很難實(shí)現(xiàn)，故按照下列方案進(jìn)行：

　　(1)根據(jù)太陽能電池簡化數(shù)學(xué)模型，模擬理論輸出特性曲線。

　　根據(jù)固體物理理論推導(dǎo)出來的太陽能非線性I-V特性方程，其簡化數(shù)學(xué)模型是：

　　用直流電子負(fù)載PEL-300(臺灣固緯)采點(diǎn)測試當(dāng)前自然條件下，Isc=4．2 A，Voc=20．5 V，IM=3．6 A和VM=15．3 V。將上述參數(shù)帶入簡化模型，求得理論近似I-V曲線和P-V曲線。

　　(2)使用本文開發(fā)的測試儀，與方案(1)同時(shí)測試，以保證相同的日照條件，測得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線，如圖5和表1所示。

　　二種方案所得的理論和試驗(yàn)曲線吻合度較好，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性。并且比較兩者，考慮到影響光伏電池輸出特性的內(nèi)、外部因素復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)曲線比理論曲線更接近電池板實(shí)際工作狀況，因?yàn)榉桨?2)測試時(shí)間很短，更能確保不變的日照條件。

　　5 結(jié)語

　　本文基于MCU，設(shè)計(jì)了可以數(shù)控調(diào)節(jié)、有源、高速響應(yīng)的可變電阻器模塊以及對應(yīng)的測量電路，開發(fā)出了可獲取光伏電池I-V和P-V曲線測試儀。物理實(shí)驗(yàn)測試表明，所獲得的光伏電池特性曲線，形態(tài)準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)精度高。該測試儀在光伏電池測試，太陽能資源評估，建立光伏電池模型和最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)等方面有廣泛的應(yīng)用。