太阳能光伏 (PV) 模拟器是一种可编程电源，用于模拟太阳能电池板。模拟器具有快速瞬态响应，可响应负载条件的变化并保持电压-电流特性的输出。

用户可以根据系统规格定义太阳能电池板配置，并通过选择环境条件来选择适当的环境条件进行模拟。用户可以输入所需的太阳能电池板规格，包括开路电压、短路电流、温度系数、辐射、面积和串联电阻。

太阳能电池阵列产生直流输出，其非线性特性随温度和辐照度而变化。连接到太阳能电池阵列的电力电子系统（如太阳能逆变器）会考虑这些变化，以表征阵列的输出并化转换的功率 [2]。太阳能电池阵列的输出特性与标准直流电源有很大不同，因此需要对直流电源进行额外的控制要求，以满足必要的系统规格。

连接到太阳能电池阵列的设备旨在通过定位工作点来化功率输出。它们还会调整工作点以适应阳光和温度的波动。这会导致太阳能电池阵列的电压和电流特性波动，主要是由于温度、辐照度和其他环境条件的变化。通常，辐照度的变化会影响输出电流，而温度的变化会影响输出电压。

为了在实验室中重现光伏系统的电流和电压特性，以便可靠、高效、快速地分析和改进光伏能量转换系统，需要考虑太阳能光伏模拟器的实现方法。传统装置由一个实验平台组成，该平台使用发光二极管或卤素灯作为光伏模块的可控人造光 [3]。但它的缺点是需要大量电力和广阔的空间来设置设备、测试台配置复杂，并且无法控制温度。

光伏仿真系统具有可重构直流电源和方便的环境条件控制，可实现稳态和瞬态响应，可作为重现不同光伏模块输出电气特性的工具，而不受外部大气条件的影响。

太阳能模拟器实现

典型的实现方式是将太阳能模拟器视为受控直流电源，无论环境条件如何，它都可以重现光伏电池板的特性。这源于光伏模拟器的总体架构，如图1所示。它包括三个关键元素：光伏模型实现、控制策略和功率级控制 。

PV 模型复制了需要模拟的 PV 面板的特性。它接收温度、辐照度以及 PV 电压或电流的测量值作为输入。根据电源转换器的控制类型，选择 PV 电压或电流输入。控制策略是 PV 模型和转换器之间的阶段，它决定了 PV 仿真器特性和负载特性之间的交点。电源转换器可以是线性调节器、具有闭环控制的可编程直流电源或开关模式电源。

图 1.太阳能光伏模拟器的通用架构[4]

太阳能光伏模拟器的详细实现涉及典型的电源和控制电路。电源电路包含一个直流电源、一个电流控制模式的四象限斩波器、一个电感滤波器 L 和一个可调电阻负载。如图2 [5] 所示。这里，斩波电路的输出电流和电压必须复制与真实光伏模块相同的行为。

图 2. 太阳能光伏模拟器实现[5]

斩波器的太阳辐照度、温度、输出电压和电流值作为数字控制电路的输入。利用两个主环路来实现电路的必要控制：外部电压环路和内部电流环路。电流环路包括一个比例积分 (PI) 控制器，该控制器根据参考信号调节模拟的 PV 电流并将其馈送到电压环路。电压环路需要温度 (T)/辐照度 (G) 影响算法和 IV 曲线线性化算法来控制模拟的 PV 电压并估计电流参考信号。