数字式光伏阵列模拟器的设计研究

2.2 系统控制策略

由于在某一环境条件下，电池板的输出伏安特性曲线只有确定的一条，这样，采集系统输出的电压电流，就可以得到输出负载的大小。其负载线与输出 I-U 曲线会有一个交点，这个点就是工作点，也就是图 3 中的 B 点。这一工作点将对应一个电流和一个电压。调节 BUCK 电路的 PWM 占空比，可使输出电压电流变换为工作点处的电压电流，从而达到调节的目的。

具体调节时，若采集的电压电流对应的负载工作点在 ( 点 A) ，曲线外时，可以减小占空比 D 。以减小输出电压，从而使工作点沿负载线向 B 点移动，此时 B 点就是想要的工作点；而当采集的电压电流对应的负载工作点在 ( 点 A) ，曲线内部时，则可增大占空比 D ，从而增大输出电压，使工作点沿负载线向 B 点移动。由于负载为阻性，所以，基于电压和基于电流的调节是等效的。本文由于输出电压的惰性，设计时采用了基于电流的调节方式。

当外部环境不变，也就是太阳能电池板的输出曲线不变时，若负载变化，则马上可以得到新的负载工作点，这样，按照以上方法调节占空比，也可使负载工作点沿负载线方向移动到我们想要的曲线上。

事实上，当负载不变，环境变化 ( 也就是曲线变化 ) 时，仍可按照事先存人的曲线数据把新的曲线调出来，然后与负载比较来得到新的工作点，之后仍按照以上方法调节占空比，使负载工作点沿负载线方向移动到我们想要的曲线上。

3 算法实现流程

采用数据表查表法时，程序在逼近工作点的过程通常需要一定时间，因为算法本身需要一个步进量，步进量的大小选取也是个问题，且方法复杂。而采用四折线法来实时计算工作点则具有计算量小，执行时间短等优点。

由太阳能电池板输出的伏安特性曲线可以看出，开路点和短路点处的曲线都比较平滑，故可用四条折线来模拟。在这四条折线的方程曲线中，某一负载电阻 RL 必然与这四条折线的一条相交。这样，就可以直接构造负载电阻 RL 与输出电流的关系方程，进而得到负载电阻 RL 与所需占空比 D 的关系方程。因此，在程序中只需计算一个除法和一个加法运算就可以得到所需的占空比 D ，实现起来简便易行。同样，如果需要多组曲线，只需构造多组折线方程预先存入 ARM 中就可以了。其程序执行流程图图 4 所示。

4 SIMULINK 仿真结果分析

为了提高系统的响应速度，减小稳态误差，本设计在电流反馈中使用了 PI 控制。其控制框图如图 5 所示。根据本文的控制策略，从测得的输出电压电流可以得到输出负载 RL ，进而得到参考电流 Iref 。把该电流与实际输出电流相减再送人 PI 控制器中，然后用 PI 输出控制调节占空比，进而使实际输出电流与 Iref 一致。