中小功率光伏阵列I-V特性测试技术研究
3．4 电压、电流采样
对应不同的开路电压和短路电流，由公式知充电时间也随之而变化，选择合适的电容可以保证系统在不同的开路电压和短路电流情况下都有足够的采样时间。所设计的中小功率光伏阵列I-V曲线测试仪可测试的最大开路电压为1 kV，短路电流为20 A。电压变化范围较大，若电压采样通道仅有一个，在所测试的光伏阵列开路电压较小时，电压采样信号较小，在采样电路中存在噪声的情况下信噪比较大，这将对测试结果造成很大的误差。在如今充满电磁干扰以及电路本身存在噪声情况下，通过合理的PCB布局以及抗干扰技术可减少采样电路的噪声，但若在硬件上提高信噪比，将会大大增大系统的采样精度。测试仪采样电路如图4所示，电压有4个采样通道，通过ARM控制继电器触点S2～S5的开通与关断选择合适的电压采样通道。系统开机时电压采样通道选择最大的采样通道，即S2闭合，其他的继电器触点断开，此时预采样开路电压，然后根据预采样的电压值算出实际开路电压。若算得的开路电压600 VUoc≤1 kV，则S2闭合，S3～S5断开；若300 VUoc≤600 V，则S3闭合，S2，S4，S5断开，若100 VUoc≤300 V，则S4闭合，S2，S3，S5断开；若0Uoc≤100 V，则S5闭合，S2～S4断开。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/194403.htm
选择好合适的电压采样通道后，闭合S1，开启电容C充电回路，在电容充电的过程中采样电容两端的电压和流过电容的电流，再对这些点进行滤波处理就能绘制出光伏阵列I-V曲线了。
4 数据处理
因为测试仪采样得到的I-V数据是客观的，存在不可避免的误差。如何根据实测的I-V数据绘制I-V曲线并准确计算太阳能电池特性参数是后期数据处理需要解决的主要问题。虽然硬件上在A／D采样信号入口处设计了RC滤波器，但是干扰因数复杂，还需在软件上采用数字滤波方法对曲线进行进一步的平滑处理。此处采用最小二乘法对数据进行滤波。
5 实验与结果
基于上述设计方案，这里选用基于ARM7TDMI内核的LPC2214作为控制芯片，成功研制了一台中小功率光伏阵列特性曲线测试仪样机，主要技术指标为：电压0～1 kV；电流0～20 A；环境温度-40～80℃；日照强度0～2 500 W／m2。基于该样机成功对光伏阵列进行了测试实验。所测光伏阵列的I-V曲线波形如图5所示。
经测试所得到的特征参数为Uoc=448．09 V，Isc=4．08 A，最大功率点对应的电压Um=352．48 V，最大功率点对应的电流Im=3．41A，最大功率点功率Pm=1204W。
6 结论
这里采用了一种动态电容充电方式的光伏阵列特性测试技术，详细分析了其工作原理、实现及其控制等。利用研制的样机进行了光伏阵列特性的现场测试，结果表明测试仪完全满足一般的工程要求，该方法具有一定的实用价值。
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