研究目的
开发一种基于低成本微控制器的光伏电源模拟器，用于测试光伏系统在不同运行和环境条件下的静态与动态性能。
研究成果
所提出的光伏电源模拟器能忠实再现被模拟光伏组件的特性，其平均误差和最大误差分别为±1%和±5%。该系统快速的动态响应（150毫秒）使得能够测试非常快速的MPPT算法，从而克服了现有光伏电源模拟器无法响应负载快速变化的主要局限性。
研究不足
线性区晶体管产生的散热会降低系统效率。但就本研究而言，该缺陷在可接受范围内——既能将电路板物料成本降至20美元以下，同时又能提供精确且简便的光伏电源仿真方法。
1：实验设计与方法选择：
该方法采用低成本电流发生器和单个MOSFET变换器，重现光伏模型针对实际负载条件预测的精确电流值。通过单二极管指数模型，在可变且用户可选的操作条件下实时计算I-V特性。
2：样本选择与数据来源：
光伏组件的Simulink模型基于Solarex MSX-60光伏组件的单二极管电路模型。
3：实验设备与材料清单：
光伏组件的控制逻辑和数学模型已在STM32F401RE微控制器（意法半导体）上实现，该微控制器安装在STM32 Nucleo开发板上。Nucleo开发板上安装的专用屏蔽板实现了控制MOSFET及检测电流和电压所需的硬件。
4：实验步骤与操作流程：
微控制器固件配置并初始化与光伏源仿真器硬件交互所需的微控制器外设，并实现光伏仿真器代码。使用内部12位ADC通过分压器测量负载电压，并通过10 mΩ分流电阻和增益为200 V/V的电流检测放大器INA283（美国德州仪器公司，达拉斯）测量电流。
5：数据分析方法：
计算模拟I-V特性与光伏仿真器重现的I-V特性之间的绝对偏差值，以验证系统的准确性。
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Agilent U1272A digital multimeter
U1272A
Agilent
Used to monitor and acquire the signals.
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LeCroy WaveSurfer 343 oscilloscope
WaveSurfer 343
LeCroy
Used to monitor and acquire the signals.
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STM32F401RE microcontroller
STM32F401RE
STMicroelectronics
Implements the control logic and the mathematical model of the photovoltaic module.
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STM32 Nucleo board
Nucleo
STMicroelectronics
Mounts the STM32F401RE microcontroller.
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TC4424A driver
TC4424A
Microchip
Produces a PWM signal between 0 V and 8 V.
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IRF820 MOSFET
IRF820
International Rectifier Semiconductors
Used in linear mode to control the current.
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INA283 current sense amplifier
INA283
Texas Instruments
Measures the current through a shunt resistor.
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Jolight KL824-04 power supply
KL824-04
Jolight
Delivers 700 mA with a voltage range up to 30 V.
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Bias Power BPSX 1-08-50
BPSX 1-08-50
Bias Power
Converts 230 V AC main voltage to 8 V and 5 V DC voltage.
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