太陽能光伏 (PV) 模擬器是一種可編程電源，用于模擬太陽能電池板。模擬器具有快速瞬態(tài)響應，可響應負載條件的變化并保持電壓-電流特性的輸出。
　　用戶可以根據系統(tǒng)規(guī)格定義太陽能電池板配置，并通過選擇環(huán)境條件來選擇適當的環(huán)境條件進行模擬。用戶可以輸入所需的太陽能電池板規(guī)格，包括開路電壓、短路電流、溫度系數、輻射、面積和串聯(lián)電阻。
　　太陽能電池陣列產生直流輸出，其非線性特性隨溫度和輻照度而變化。連接到太陽能電池陣列的電力電子系統(tǒng)（如太陽能逆變器）會考慮這些變化，以表征陣列的輸出并化轉換的功率 [2]。太陽能電池陣列的輸出特性與標準直流電源有很大不同，因此需要對直流電源進行額外的控制要求，以滿足必要的系統(tǒng)規(guī)格。
　　連接到太陽能電池陣列的設備旨在通過定位工作點來化功率輸出。它們還會調整工作點以適應陽光和溫度的波動。這會導致太陽能電池陣列的電壓和電流特性波動，主要是由于溫度、輻照度和其他環(huán)境條件的變化。通常，輻照度的變化會影響輸出電流，而溫度的變化會影響輸出電壓。
　　為了在實驗室中重現光伏系統(tǒng)的電流和電壓特性，以便可靠、高效、快速地分析和改進光伏能量轉換系統(tǒng)，需要考慮太陽能光伏模擬器的實現方法。傳統(tǒng)裝置由一個實驗平臺組成，該平臺使用發(fā)光二極管或鹵素燈作為光伏模塊的可控人造光 [3]。但它的缺點是需要大量電力和廣闊的空間來設置設備、測試臺配置復雜，并且無法控制溫度。
　　光伏仿真系統(tǒng)具有可重構直流電源和方便的環(huán)境條件控制，可實現穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)響應，可作為重現不同光伏模塊輸出電氣特性的工具，而不受外部大氣條件的影響。
　　太陽能模擬器實現
　　典型的實現方式是將太陽能模擬器視為受控直流電源，無論環(huán)境條件如何，它都可以重現光伏電池板的特性。這源于光伏模擬器的總體架構，如圖1所示。它包括三個關鍵元素：光伏模型實現、控制策略和功率級控制 。

　　PV 模型復制了需要模擬的 PV 面板的特性。它接收溫度、輻照度以及 PV 電壓或電流的測量值作為輸入。根據電源轉換器的控制類型，選擇 PV 電壓或電流輸入?？刂撇呗允?PV 模型和轉換器之間的階段，它決定了 PV 仿真器特性和負載特性之間的交點。電源轉換器可以是線性調節(jié)器、具有閉環(huán)控制的可編程直流電源或開關模式電源。

　　圖 1.太陽能光伏模擬器的通用架構[4]

　　太陽能光伏模擬器的詳細實現涉及典型的電源和控制電路。電源電路包含一個直流電源、一個電流控制模式的四象限斬波器、一個電感濾波器 L 和一個可調電阻負載。如圖2 [5] 所示。這里，斬波電路的輸出電流和電壓必須復制與真實光伏模塊相同的行為。

　　圖 2. 太陽能光伏模擬器實現[5]
　　斬波器的太陽輻照度、溫度、輸出電壓和電流值作為數字控制電路的輸入。利用兩個主環(huán)路來實現電路的必要控制：外部電壓環(huán)路和內部電流環(huán)路。電流環(huán)路包括一個比例積分 (PI) 控制器，該控制器根據參考信號調節(jié)模擬的 PV 電流并將其饋送到電壓環(huán)路。電壓環(huán)路需要溫度 (T)/輻照度 (G) 影響算法和 IV 曲線線性化算法來控制模擬的 PV 電壓并估計電流參考信號。