太陽陣模擬器的開路電壓控制電路及其開路電壓控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電壓控制領(lǐng)域，尤其涉及電流型輸出的太陽陣模擬器開路電壓控制電 路和開路電壓的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于線性方案實現(xiàn)的太陽能陣列模擬器，為了滿足設(shè)定的開路電壓輸出，已有的 控制方法有在輸出端添加額外的電壓內(nèi)環(huán)，讓模擬器的輸出端電壓和電流信息均參與控 制，從而實現(xiàn)開路電壓可調(diào)穩(wěn)定輸出的目的；另外一種方法則是在不同的設(shè)定開路電壓條 件下，通過時時改變電流源供電的母線電平值，來實現(xiàn)期望開路電壓輸出的目的。
[0003] 采用添加電壓內(nèi)環(huán)的控制方式需要數(shù)字控制單元采樣多個模擬量信號參與數(shù)字 閉環(huán)，從而降低了模擬器整機的動態(tài)性能，并且控制方式比較復(fù)雜。采用改變母線電平的方 式來實現(xiàn)開路電壓連續(xù)可調(diào)的方法，不能使電流源做到完全意義上的開路狀態(tài)，即模擬器 在帶載很輕時等效為近似開路狀態(tài)，并且采用該種控制方式需要提供功率母線電平的電源 輸出大范圍連續(xù)可調(diào)的高精度電壓輸出，輸出開路電壓的精度取決于可調(diào)母線電源的輸出 電壓精度，從而導(dǎo)致輸出開路電壓的精度特性不夠理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供太陽陣模擬器的開路電壓控制電路，電路結(jié)構(gòu)簡單，控制方 式簡單，實現(xiàn)真正的開路，提高開路電壓的精度。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是太陽陣模擬器的開路電壓控制電路，包括：
[0006] 電壓源，其輸出端連接負載，給負載供電；
[0007] 偏置電阻Rdl?y_lQad，位于所述電壓源和負載之間，與所述負載并聯(lián)；
[0008] 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，連接電壓源的輸出端，采集所述輸出端的輸出電壓，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后 輸出電壓數(shù)字信號；
[0009] 數(shù)字處理單元，連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將所述電壓數(shù)字信號處理后，輸出目標工作 電流數(shù)字基準值；
[001 0]數(shù)模轉(zhuǎn)換器，連接數(shù)字處理單元，將目標工作電流數(shù)字基準值轉(zhuǎn)換成目標工作電 流模擬基準值;以及
[0011 ]恒流負載，接地，連接偏置電阻Rdummy lcia(^輸出端和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，在目標工作電流 模擬基準值的控制下，恒定流經(jīng)偏置電阻1^?11。3(1的電流和對外輸出電流總和；
[0012] 其中，所述數(shù)字處理單元包括：
[0013] 第一運算器，分別連接存儲器和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將接收到的電壓數(shù)字信號對應(yīng) 存儲器中的I-V數(shù)據(jù)表格，查到負載的工作電流基準值；
[0014] 存儲器，存儲有ι-ν數(shù)據(jù)表格；
[0015] 第二運算器，連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，接收所述電壓數(shù)字信號，計算后輸出偏置電阻 的偏置電流基準值;以及
[0016] 加法器，連接第一運算器和第二運算器，將所述負載的工作電流基準值和所述偏 置電阻的偏置電流基準值求和，輸出目標輸出工作電流基準值到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0017] 將太陽陣模擬器輸出端電壓進行采樣后，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將輸出端電壓采樣信號 轉(zhuǎn)化為電壓數(shù)字信號，該電壓數(shù)字信號需要完成兩個部分內(nèi)容，其一是進行I-V工作基準表 格查找，給出當前工作點條件下的所需負載的工作電流基準值;其二部分功能是通過第二 運算器的計算，得到并聯(lián)添加的偏置電阻的偏置電流基準值;并且將負載的工作電流基準 值和偏置電阻的偏置電流基準值進行數(shù)字求和，得到恒流負載工作的目標輸出工作電流基 準值;最終通過數(shù)模轉(zhuǎn)換電器轉(zhuǎn)換，給出恒流負載的目標工作電流模擬基準值。在開路條件 下，負載沒有電流經(jīng)過，負載兩端也沒有電壓，只有電流從偏置電阻中流過，因此， 輸出端電壓米樣信號的就是偏置電阻Rdummy+load的電壓信號，由于開路時，模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出 端的總電流就是流經(jīng)偏置電阻Rd? my_lciad的電流，也是流過恒流負載的電流，控制了流過恒 流負載的電流，也就控制了偏置電阻Rdtmmy+lc^d的電流，偏置電阻Rdu^y+lc^d的阻值是固定了， 因此最終就控制了偏置電阻兩端的電壓，即太陽陣模擬器電壓源輸出端的開路電 壓。
[0018] 本發(fā)明僅僅在太陽陣模擬器的電壓源輸出端并聯(lián)了一個偏置電阻，然后通過模擬 信號與數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，結(jié)合恒流負載，實現(xiàn)了對太陽陣模擬器的開路電壓控制。電路結(jié)構(gòu) 很簡單，控制方式簡單，并且實現(xiàn)真正的開路，提高了開路電壓的精度。
[0019] 進一步地，所述恒流負載包括：
[0020] 第一數(shù)字放大器A1，正極連接所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，負極連接M0S管的源極，輸出端連 接M0S管的柵極；
[0021] M0S管，漏極連接偏置電阻Rdt-y+load的輸出端；以及
[0022] 恒流電阻Rs，輸入端了連接M0S管的源極，輸出端接地。
[0023] 數(shù)模轉(zhuǎn)換器通過目標工作電流模擬基準值控制第一數(shù)字放大器A1，最終控制了進 入M0S管漏極的電流。
[0024] 進一步地，模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過差分采樣電路連接電壓源的輸出端;所述差分采樣電 路包括：
[0025]第二數(shù)字放大器A2,輸出端連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，正極連接第二電阻R2,負極連接 第三電阻R3;
[0026]第一電阻辦，一端接地，另一端連接第二數(shù)字放大器A2的正極；
[0027]第二電阻R2,連接電壓源的輸出端；
[0028]第三電阻R3,連接電壓源的輸出端；以及
[0029] 第四電阻R4,連接第二數(shù)字放大器A2的負極和輸出端。
[0030] 本發(fā)明的另一個技術(shù)方案是太陽陣模擬器的開路電壓控制電路的控制方法，該方 法包括如下步驟：
[0031] S1、對太陽陣模擬器電壓源的輸出電壓進行差分采樣，得到電壓采樣信號；
[0032] S2、模數(shù)轉(zhuǎn)換器將所述電壓采樣信號轉(zhuǎn)換為電壓數(shù)字信號；
[0033] S3、數(shù)字處理器將電壓數(shù)字信號進行處理，得到目標工作電流數(shù)字基準值；
[0034] S4、模數(shù)轉(zhuǎn)換器將目標工作電流數(shù)字基準值轉(zhuǎn)換成目標工作電流模擬基準值；以 及
[0035] S5、目標工作電流模擬基準值通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸入恒流負載，控制恒流負載的電 流。
[0036] 進一步地，步驟S3包括如下步驟：
[0037] S301、數(shù)字處理單元內(nèi)的第一運算器利用存儲器中的I-V數(shù)據(jù)表格，查到對應(yīng)電壓 數(shù)字信號的負載的工作電流基準值；
[0038] S302、數(shù)字處理單元內(nèi)的第二運算器接收所述電壓數(shù)字信號，計算后輸出偏置電 阻的偏置電流基準值；以及
[0039] S30 3、數(shù)字處理單元內(nèi)的加法器將負載的工作電流基準值的偏置電阻的偏置電流 基準值求和，得到目標工作電流數(shù)字基準值。
[0040]進一步地，偏置電阻的偏置電流基準值滿足如下公式：
[0042] 式中，為偏置電阻的偏置電流基準值，模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的電壓數(shù) 字信號，^為偏置電阻Rdumy+load折算后的數(shù)字量。
[0043] 進一步地，所述目標工作電流數(shù)字基準值滿足如下公式：
[0045] 式中，KL j為恒流負載的目標工作電流數(shù)字基準值，#為負載的工作電流 基準值，為偏置電阻的偏置電流基準值。
[0046] 進一步地，恒流負載的電流滿足如下公式：
[0048]式中，It。*為恒流負載的電流值，UItclt_ref為目標工作電流模擬基準值，R s為恒流電 阻的采樣電阻值。
[0049] 有益效果:本發(fā)明在線性電流源方案的基礎(chǔ)上通過在太陽陣模擬器輸出端添加假 負載的偏置電阻Rdummy+lc^d，并且通過數(shù)字處理器同時修正恒流負載的目標工作電流模擬基 準值，如此可以滿足電流型太陽陣模擬器可以實現(xiàn)真正意義上的開路工況，并且滿足較高 的輸出開路電壓精度。該方法實現(xiàn)方法簡單，直接采用數(shù)字方式實現(xiàn)，并且不影響原來的數(shù) 字ι-v電流閉環(huán)，保證了太陽陣模擬器輸出較高的動態(tài)特性;省去了數(shù)字處理器進行負載電 壓內(nèi)環(huán)的閉環(huán)設(shè)計，并且較簡單的實現(xiàn)輸出開路電壓的精度。
【附圖說明】
[0050] 圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051] 圖2是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0052] 圖3是本發(fā)明的工作流程圖。
[0053]圖中標記：1_電壓源；2-負載;3-模數(shù)轉(zhuǎn)換器;4-數(shù)字處理單元;5-存儲器;6-第一 運算器;7-第二運算器;8-加法器;9-數(shù)模轉(zhuǎn)換器;10-恒流負載。
【具體實施方式】
[0054] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較優(yōu)的實施例作進一步的詳細說明：
[0055] 結(jié)合圖1和圖2,太陽陣模擬器的開路電壓控制電路，包括：
[0056] 電壓源1，其輸出端連接負載2,給負載2供電；
[0057] 偏置電阻Rdl?y_lciad，位于所述電壓源1和負載2之間，與所述負載2并聯(lián)；
[0058] 模數(shù)轉(zhuǎn)換器3,連接電壓源1的輸出端，采集所述輸出端的輸出電壓，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換 后輸出電壓數(shù)字信號；
[0059]數(shù)字處理單元4,連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器3,將所述電壓數(shù)字信號處理后，輸出目標工 作電流數(shù)字基準值；
[0060]數(shù)模轉(zhuǎn)換器9，連接數(shù)字處理單元4，將目標工作電流數(shù)字基準值轉(zhuǎn)換成目標工作 電流模擬基準值;以及
[0061 ]恒流負載10，接地，連接偏置電阻1^_胃_1。3(1的輸出端和數(shù)模轉(zhuǎn)換器9，在目標工作 電流模擬基準值的控制下，恒定流經(jīng)偏置電阻電流和對外輸出電流總和；
[0062] 其中，所述數(shù)字處理單元4包括：
[0063]第一運算器6,分別連接存儲器5和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器3,將接收到的電壓數(shù)字信號對 應(yīng)存儲器5中的I-V數(shù)據(jù)表格，查到負載2的工作電流基準值；
[0064]存儲器5,存儲有I-V數(shù)據(jù)表格；
[0065] 第二運算器7,連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器3,接收所述電壓數(shù)字信號，計算后輸出偏置電 阻的偏置電流基準值；以及
[0066] 加法器8,連接第一運算器6和第二運算器7,將所述負載2的工作電流基準值和所 述偏置電阻的偏置電流基準值求和，輸出目標輸出工作電流基準值到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器9。
[0067] 將太陽陣模擬器輸出端電壓進行采樣后，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器3將輸出端電壓采樣信 號轉(zhuǎn)化為電