本發(fā)明屬于太陽能光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，具體涉及一種便攜式光伏電站模擬儀運(yùn)行控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

太陽能是人類取之不盡、用之不竭的可再生能源，具有充分的清潔性、絕對(duì)的安全性、相對(duì)的廣泛性、確實(shí)的長(zhǎng)壽命和免維護(hù)性、資源的充足性及潛在的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，在長(zhǎng)期的能源戰(zhàn)略中具有重要地位。因此，與其它新型發(fā)電技術(shù)(風(fēng)力發(fā)電與生物質(zhì)能發(fā)電等)相比，太陽能光伏發(fā)電是一種具可持續(xù)發(fā)展理想特征(最豐富的資源和最潔凈的發(fā)電過程)的可再生能源發(fā)電技術(shù)。

傳統(tǒng)大型光伏電站建設(shè)耗資巨大，且在大型工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)是真實(shí)生產(chǎn)，對(duì)相關(guān)電能質(zhì)量有嚴(yán)格的要求，所以即使高校有相關(guān)合作，也難以進(jìn)行科研模擬實(shí)驗(yàn)。沒有相關(guān)實(shí)驗(yàn)的支撐，對(duì)太陽能電站的研究也就無從談起。隨著近年來教學(xué)設(shè)施投入的不斷加大，一些高校也出現(xiàn)了太陽能光伏電站的大型實(shí)驗(yàn)室，有一套比較齊全的太陽能光伏電站的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。不過這些實(shí)驗(yàn)室的建立都是在巨額資金投入的基礎(chǔ)上，一個(gè)實(shí)驗(yàn)室下來動(dòng)輒就要百萬、甚至千萬級(jí)別。而且此類實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)完全模擬大型電站，對(duì)一些深層次的研究還是有很大的局限，例如大型成品逆變柜、控制柜的采用，使得電站的運(yùn)行狀態(tài)不能以數(shù)據(jù)的形式直接儲(chǔ)存，給后續(xù)分析、研究帶來很大不便。

傳統(tǒng)光伏教學(xué)儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可完成的相關(guān)實(shí)驗(yàn)有限，大多作為學(xué)生的演示、實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，其相關(guān)實(shí)驗(yàn)也是大多只是設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，如太陽能發(fā)電原理，逆變?cè)淼?；由于設(shè)計(jì)的功能的單一性和涉及實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)性，作為科研儀器使用卻是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。

鑒于上述原因，本發(fā)明提出一種便攜式光伏電站模擬儀運(yùn)行控制系統(tǒng)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)太陽能真實(shí)電站的基本運(yùn)行，并完成傳統(tǒng)太陽能教學(xué)儀器的光伏陣列能量變換技術(shù)實(shí)驗(yàn)、光伏系統(tǒng)DC/DC控制器技術(shù)實(shí)驗(yàn)、模擬各種復(fù)雜環(huán)境下電站的運(yùn)行狀態(tài)等基本功能實(shí)驗(yàn)，還能夠完成一些拓展實(shí)驗(yàn)，根據(jù)用戶研究目的來自定義各種控制算法，以提供更高級(jí)的太陽能相關(guān)研究，如一鍵切換光伏陣列、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控太陽能發(fā)電狀況，模擬陰影遮擋現(xiàn)象，逆變器控制算法和蓄電池控制算法等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有大型光伏電站難以做實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)光伏電站教學(xué)儀器難以模擬真實(shí)電站運(yùn)行的情況，提供一種便攜式光伏電站模擬儀運(yùn)行控制系統(tǒng)。

本發(fā)明便攜式光伏電站模擬儀運(yùn)行控制系統(tǒng)包括環(huán)境模擬層、光伏電站模擬層、光伏電站檢測(cè)層、光伏電站通訊層、光伏電站監(jiān)控層、光伏電站控制層、環(huán)境控制層；環(huán)境模擬層的一個(gè)信號(hào)輸出端與光伏電站模擬層的一個(gè)信號(hào)輸入端信號(hào)連接，另一個(gè)信號(hào)輸出端與光伏電站檢測(cè)層的一個(gè)信號(hào)輸入端信號(hào)連接，光伏電站模擬層的信號(hào)輸出端與光伏電站檢測(cè)層的另一個(gè)信號(hào)輸入端信號(hào)連接，光伏電站檢測(cè)層的信號(hào)輸出端與光伏電站通訊層的一個(gè)信號(hào)輸入端信號(hào)連接，光伏電站通訊層的一個(gè)信號(hào)輸出端與光伏電站監(jiān)控層的信號(hào)輸入端信號(hào)連接，光伏電站監(jiān)控層的信號(hào)輸出端與光伏電站通訊層的另一個(gè)信號(hào)輸入端信號(hào)連接，光伏電站通訊層的另一個(gè)信號(hào)輸出端與光伏電站控制層的信號(hào)輸入端信號(hào)連接，光伏電站控制層的信號(hào)輸出端與光伏電站模擬層的另一個(gè)信號(hào)輸入端信號(hào)連接，光伏電站通訊層的又一個(gè)信號(hào)輸出端與環(huán)境控制層的信號(hào)輸入端信號(hào)連接，環(huán)境控制層的信號(hào)輸出端與環(huán)境模擬層的信號(hào)輸入端信號(hào)連接。

所述的環(huán)境模擬層用于獲取整個(gè)系統(tǒng)的模擬環(huán)境變量，然后將環(huán)境變量信息傳送至光伏電站模擬層、光伏電站檢測(cè)層，所述的環(huán)境變量包括輻照度、溫度、濕度、經(jīng)緯度、高度角、方位角等，高度角和方位角分別指代太陽能光伏組件在二維空間中與水平面的兩個(gè)夾角。其中輻照度、溫度、濕度、經(jīng)緯度、高度角、方位角分別可以通過輻照計(jì)、溫濕度傳感器、GPS和角度傳感器進(jìn)行獲取。

所述的光伏電站模擬層首先根據(jù)環(huán)境模擬層傳送的環(huán)境變量控制光伏電站模擬層的運(yùn)作，同時(shí)也會(huì)根據(jù)光伏電站控制層傳送的電站變量控制信號(hào)對(duì)光伏電站模擬層內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整運(yùn)行，然后將模擬電站變量傳送至光伏電站檢測(cè)層。所述的光伏電站模擬層內(nèi)主要設(shè)有光伏組串拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、匯流箱、DC/DC控制器、蓄電池、逆變器、交流負(fù)載和直流負(fù)載。光伏組串拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的光生電流經(jīng)過匯流箱匯總后，流向DC/DC控制器；從DC/DC控制器流出的電流一部分進(jìn)入蓄電池，給蓄電池充電和給直流負(fù)載供電，另一部分多余的電能通過逆變器變成交流電，并入電網(wǎng)或給交流負(fù)載供電。所述的輸出模擬電站變量也就是電站的主要運(yùn)行參數(shù)，可以包括組件和組串或方陣電流、組件和組串或方陣電壓、匯流箱電流、匯流箱電壓、DC/DC控制器電流、DC/DC控制器電壓、蓄電池電流、蓄電池電壓、逆變器電流、逆變器電壓、交流負(fù)載電流、DC/DC交流負(fù)載電壓、直流負(fù)載電流、直流負(fù)載電壓等。這里的組件和組串或方陣電流、組件和組串或方陣電壓是針對(duì)光伏組串拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

所述的光伏電站檢測(cè)層將接收到的模擬環(huán)境變量和模擬電站變量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)通過光伏電站通訊層，分別傳送至環(huán)境控制層。

所述的光伏電站通訊層接收到由光伏電站檢測(cè)層傳送的數(shù)字信號(hào)和由光伏電站監(jiān)控層傳送的人機(jī)交互控制信號(hào)。該光伏電站通訊層輸出的通訊信號(hào)分為無線信號(hào)和有線信號(hào)。

所述的光伏電站監(jiān)控層接收到通過光伏電站通訊層輸出的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息經(jīng)顯示屏顯示。根據(jù)顯示的信息，操作員會(huì)有相應(yīng)的操作，也即所說的人機(jī)交互。人機(jī)交互過程中光伏電站監(jiān)控層會(huì)有人機(jī)交互控制信號(hào)的輸出，這一信號(hào)也將反饋到光伏電站通訊層，然后分別傳送至伏電站控制層、環(huán)境控制層。

所述的光伏電站控制層根據(jù)接收到的光伏電站通訊層傳送指令信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成所需的控制量傳送至光伏電站模擬層；光伏電站模擬層根據(jù)控制量，進(jìn)而改變光伏電站的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。光伏電站控制層輸出的控制量包括組件和組串電路的拓?fù)潢P(guān)系、DC/DC控制器的控制算法、蓄電池充放電控制器的算法、逆變器的控制算法、交流負(fù)載的控制、直流負(fù)載的控制等。

所述的光環(huán)境控制層根據(jù)接收到的光伏電站通訊層傳送指令信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成所需的控制量傳送至環(huán)境模擬層。環(huán)境控制層輸出的控制量包括輻照度、溫度、濕度、經(jīng)緯度、高度角、方位角等。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明系統(tǒng)既能夠完成現(xiàn)有大型電站的功能，又能夠在滿足系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的前提下，相對(duì)于傳統(tǒng)科研教儀，使得功能更加多樣化，能夠滿足高校等科研單位，作為各種實(shí)驗(yàn)的演示、實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，如陰影遮擋實(shí)驗(yàn)、DC/DC控制器算法和光伏組件拓?fù)鋵?shí)驗(yàn)等，豐富的實(shí)驗(yàn)種類給科研人員和高校帶來極大的便利。

附圖說明

圖1本發(fā)明控制框圖；

圖2本發(fā)明環(huán)境模擬層輸入輸出圖；

圖3本發(fā)明光伏電站模擬層輸入輸出圖；

圖4本發(fā)明光伏電站檢測(cè)層輸入輸出圖；

圖5本發(fā)明光伏電站通訊層輸入輸出圖；

圖6本發(fā)明光伏電站監(jiān)控層輸入輸出圖；

圖7本發(fā)明光伏電站控制層輸入輸出圖；

圖8本發(fā)明環(huán)境控制層輸入輸出圖；

圖9本發(fā)明光伏電站模擬層內(nèi)部示意圖；

圖10本發(fā)明光伏電站模擬層內(nèi)部光伏組件拓?fù)涫疽鈭D。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的分析。

圖1中顯示本發(fā)明便攜式光伏電站模擬儀的系統(tǒng)控制框圖包括環(huán)境模擬層、光伏電站模擬層、光伏電站檢測(cè)層、光伏電站通訊層、光伏電站監(jiān)控層、光伏電站控制層、環(huán)境控制層；

環(huán)境模擬層輸出的環(huán)境數(shù)據(jù)信息分別直接傳入光伏電站模擬層和光伏電站檢測(cè)層，同時(shí)光伏電站模擬層的某些地方會(huì)被光伏電站檢測(cè)層進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換。光伏電站通訊層會(huì)接收光伏電站檢測(cè)層傳出的數(shù)據(jù)，同時(shí)也將接收光伏電站監(jiān)控層通過人機(jī)交互產(chǎn)生的控制指令信息。光伏電站通訊層的輸出大致分為控制指令和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，相應(yīng)的控制指令會(huì)反饋至光伏電站控制層或環(huán)境控制層，相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)反饋至光伏電站監(jiān)控層。光伏電站控制層會(huì)根據(jù)相應(yīng)的控制指令控制光伏電站模擬層輸出的檢測(cè)數(shù)據(jù)，類似的環(huán)境控制層會(huì)根據(jù)相應(yīng)的控制指令控制環(huán)境模擬層輸出的環(huán)境數(shù)據(jù)。

圖2顯示的是環(huán)境模擬層的輸入輸出。輸出的模擬環(huán)境變量包括輻照度、溫度、濕度、經(jīng)緯度、高度角、方位角等。其中所述的高度角和方位角分別是太陽能光伏組件在二維空間中與水平面的兩個(gè)夾角。模擬環(huán)境變量一方面受真實(shí)環(huán)境變量的影響，另一方面環(huán)境模擬層會(huì)根據(jù)環(huán)境控制層傳送的環(huán)境變量控制信號(hào)做出相應(yīng)的補(bǔ)償。

圖3顯示的是光伏電站模擬層的輸入輸出。輸入的模擬環(huán)境變量會(huì)直接影響到光伏電站模擬層的運(yùn)作，同時(shí)輸入的電站變量控制信號(hào)會(huì)對(duì)光伏電站模擬層內(nèi)部結(jié)構(gòu)等產(chǎn)生影響。其輸出模擬電站變量也就是電站的主要運(yùn)行參數(shù)，可以包括組件和組串或方陣電流、組件和組串或方陣電壓、匯流箱電流、匯流箱電壓、DC/DC控制器電流、DC/DC控制器電壓、蓄電池電流、蓄電池電壓、逆變器電流、逆變器電壓、交流負(fù)載電流、交流負(fù)載電壓、直流負(fù)載電流、直流負(fù)載電壓等。

圖4顯示的是光伏電站檢測(cè)層的輸入輸出。輸入的模擬信號(hào)包括模擬環(huán)境變量和模擬電站變量。光伏電站檢測(cè)層通過傳感器、變送器等將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)輸出。

圖5顯示的是光伏電站通訊層的輸入輸出。輸入的分別是數(shù)字信號(hào)和人機(jī)交互控制信號(hào)。而光伏電站通訊層輸出的通訊信號(hào)可大致分為無線信號(hào)和有線信號(hào)兩種。兩種信號(hào)都能傳輸數(shù)據(jù)，有線信號(hào)還可以傳輸控制指令信號(hào)。通訊層數(shù)據(jù)輸入監(jiān)控層，控制指令傳輸至電站控制層和環(huán)境控制層。

圖6顯示的是光伏電站監(jiān)控層的輸入輸出。通過有線或無線方式輸出的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息，會(huì)通過光伏電站監(jiān)控層顯示出。根據(jù)顯示的信息，操作員會(huì)有相應(yīng)的操作，也即所說的人機(jī)交互。人機(jī)交互過程中光伏電站監(jiān)控層會(huì)有人機(jī)交互控制信號(hào)的輸出，這一信號(hào)也將反饋到光伏電站通訊層。

圖7顯示的是光伏電站控制層的輸入輸出。光伏電站控制層接收光伏電站通訊層輸入的指令信號(hào)，輸出針對(duì)光伏電站模擬層的控制量，進(jìn)而改變光伏電站的結(jié)構(gòu)等。光伏電站控制層輸出的控制量包括組件和組串電路的拓?fù)潢P(guān)系、DC/DC控制器的控制算法、蓄電池充放電控制器的算法、逆變器的控制算法、交流負(fù)載的控制、直流負(fù)載的控制等。

圖8顯示的是環(huán)境控制層的輸入輸出。環(huán)境控制層接收光伏電站通訊層輸入的指令信號(hào)，會(huì)做出一系列的反應(yīng)，輸出針對(duì)環(huán)境模擬層的控制量，進(jìn)而影響實(shí)驗(yàn)環(huán)境。環(huán)境控制層輸出的控制量包括輻照度、溫度、濕度、經(jīng)緯度、高度角、方位角等。

圖9顯示光伏組串拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1、匯流箱2、DC-DC轉(zhuǎn)換器3、蓄電池4、逆變器5、交流負(fù)載6、直流負(fù)載開關(guān)7、直流負(fù)載8、匯流箱開關(guān)9、DC-DC轉(zhuǎn)換器開關(guān)10、蓄電池開關(guān)11、逆變器開關(guān)12、交流負(fù)載開關(guān)13、監(jiān)控系統(tǒng)14。

太陽光照射在光伏組串1上，由于光伏效應(yīng)產(chǎn)生直流電，進(jìn)入直流匯流箱2。在匯流箱2中匯流，電能進(jìn)入DC-DC轉(zhuǎn)換器3，再進(jìn)入蓄電池4中儲(chǔ)能。也可以直接進(jìn)入逆變器5，逆變成交流電，提供給交流負(fù)載6使用。蓄電池4可以為直流負(fù)載8供電。監(jiān)控系統(tǒng)14對(duì)此系統(tǒng)的匯流箱2、DC-DC轉(zhuǎn)換器3、蓄電池4、逆變器5、交流負(fù)載6、直流負(fù)載8的電力性能進(jìn)行監(jiān)控。

圖10顯示光伏組串拓?fù)鋬?nèi)部詳細(xì)結(jié)構(gòu)，包括光伏組串開關(guān)Q1～Q33。

本實(shí)施例電站模擬層的光伏組件拓?fù)鋱D采用8塊電池板串并聯(lián)連接為例，1號(hào)-4號(hào)電池板為一行，5號(hào)-8號(hào)電池板為另一行，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可模擬四種工作過程：1*8陣列組合、8*1陣列組合、2*4陣列組合和4*2陣列組合。四種組合模式均可由外部工控屏或電腦一鍵切換，無需手動(dòng)更改電路組合。

1*8陣列組合表示為8塊電池板串聯(lián)組合，使用時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)閉合Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q9、Q11、Q13、Q16、Q18、Q21、Q24、Q26、Q27、Q28，其余開關(guān)都打開。

8*1陣列組合表示為8塊電池板并聯(lián)組合，使用時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)閉合Q1、Q2、Q3、Q4、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12、Q13、Q14、Q15、Q17、Q18、Q20、Q21、Q23、Q24、Q29、Q30、Q31、Q32，其余開關(guān)都打開。

2*4陣列組合表示為兩組四塊電池板串聯(lián)組合后再并聯(lián)，使用時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)閉合Q5、Q6、Q7、Q8、Q10、Q12、Q14、Q15、Q18、Q21、Q24、Q26、Q27、Q28、Q29、Q33，其余開關(guān)都打開。

4*2陣列組合表示為四組兩塊電池板串聯(lián)組合后再并聯(lián)，使用時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)閉合Q1、Q2、Q3、Q4、Q16、Q19、Q22、Q25、Q30、Q31、Q32，其余開關(guān)都打開。

本系統(tǒng)的工作過程：

實(shí)施例1、陰影遮擋實(shí)驗(yàn)

(1)啟動(dòng)模擬電站兩側(cè)的光源，將光照射到太陽能電池板；

(2)在模擬電站控制面板上，打開模擬電站的總開關(guān)和逆變器開關(guān)；(3)觀察電站是否為正常工作狀態(tài)，即各項(xiàng)電流電壓值是否處于正常范圍；如果不是，調(diào)節(jié)至正常工作狀態(tài)；

(4)觀察模擬電站正常情況(不受遮擋)的組件、組串或方陣電流電壓、DC/DC控制器電流電壓、逆變器電流電壓等，在控制面板上調(diào)整時(shí)間間隔并按下記錄按鈕，各種輸出電流電壓自動(dòng)記錄并顯示在面板上；

(5)用一遮擋物(如白紙、布)放在太陽能電池板上，觀察模擬電站的相應(yīng)的輸出電流電壓值，在控制面板上調(diào)整相同的時(shí)間間隔并按下記錄按鈕，各種輸出電流電壓自動(dòng)記錄并顯示在面板上；

(6)在其他條件相同的情況下，不斷調(diào)整遮擋物的面積，觀察模擬電站的相應(yīng)的輸出電流電壓值，并按上述相同步驟記錄。

真實(shí)環(huán)境的光源照射太陽能電池板，輻照度、溫濕度和經(jīng)緯度等環(huán)境模擬信號(hào)變量通過輻照計(jì)、溫濕度傳感器和GPS轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)入光伏電站模擬層，經(jīng)過光能到電能的轉(zhuǎn)化，輸出的模擬電站信號(hào)(組件、組串或方陣電流電壓、匯流箱電流電壓、DC/DC控制器電流電壓、蓄電池電流電壓、逆變器電流電壓等)輸入到光伏電站檢測(cè)層，會(huì)被檢測(cè)層的傳感器、變送器等轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)輸出，數(shù)字信號(hào)輸入電站通訊層，轉(zhuǎn)換為通訊信號(hào)，通訊信號(hào)作為電流電壓數(shù)據(jù)傳入光伏電站監(jiān)控層，顯示給用戶數(shù)據(jù)。用戶要保留數(shù)據(jù)，按下控制面板按鈕，信號(hào)傳入監(jiān)控層，監(jiān)控層中會(huì)保留需要的數(shù)據(jù)。

電站運(yùn)行過程中，可能會(huì)受到建筑物遮擋或者組件表面污垢的影響，發(fā)電效率下降。通過陰影遮擋實(shí)驗(yàn)，可以模擬真實(shí)陰影遮擋環(huán)境，通過對(duì)電站運(yùn)行情況的分析與總結(jié)，以減少陰影對(duì)光伏電站系統(tǒng)的影響。

實(shí)施例2、DC/DC控制器的控制算法實(shí)驗(yàn)

(1)啟動(dòng)模擬電站兩側(cè)的光源，將光照射到太陽能電池板；

(2)在模擬電站控制面板上，打開模擬電站的總開關(guān)；

(3)觀察電站是否為正常工作狀態(tài)，即各項(xiàng)電流電壓值是否處于正常范圍；如果不是，調(diào)節(jié)至正常工作狀態(tài)；

(4)在控制面板，選擇電站自帶的算法(如擾動(dòng)觀測(cè)算法、電導(dǎo)增量算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法)

(5)按下選擇鍵后，觀察組件、組串或方陣電流電壓、匯流箱電流電壓、DC/DC控制器電流電壓、蓄電池電流電壓；

(6)在其他條件相同的情況下，僅改變控制算法種類，比較上述電流電壓；也可以經(jīng)人機(jī)交互界面可通過外設(shè)輸入用戶自定義的DC/DC控制器算法；

(7)在控制面板上，調(diào)整時(shí)間間隔，顯示電流電壓曲線圖，多種算法所產(chǎn)生的曲線圖可疊加比較。

真實(shí)環(huán)境的光源照射太陽能電池板，輻照度、溫濕度和經(jīng)緯度等環(huán)境模擬信號(hào)變量通過輻照計(jì)、溫濕度傳感器和GPS轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)入光伏電站模擬層，經(jīng)過光能到電能的轉(zhuǎn)化，輸出的模擬電站信號(hào)(組件、組串或方陣電流電壓、匯流箱電流電壓、DC/DC控制器電流電壓、蓄電池電流電壓)輸入到光伏電站檢測(cè)層，會(huì)被檢測(cè)層的傳感器、變送器等轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)輸出，數(shù)字信號(hào)輸入電站通訊層，轉(zhuǎn)換為通訊信號(hào)，通訊信號(hào)作為電流電壓數(shù)據(jù)傳入光伏電站監(jiān)控層，顯示給用戶數(shù)據(jù)。用戶在人機(jī)交互界面中選擇DC/DC控制器算法，反饋到監(jiān)控層，人機(jī)交互控制信號(hào)輸入到電站通訊層，產(chǎn)生相應(yīng)控制算法的控制指令，通知電站控制層的算法在電站模擬層中執(zhí)行，DC/DC控制器執(zhí)行相應(yīng)的算法。用戶要保留數(shù)據(jù)，按下控制面板按鈕，信號(hào)傳入監(jiān)控層，監(jiān)控層中會(huì)保留需要的數(shù)據(jù)。

通過DC/DC控制器算法來調(diào)節(jié)太陽能電池陣列的輸出電壓，達(dá)到最大功率點(diǎn)跟蹤的目的。本實(shí)驗(yàn)可以對(duì)各種控制算法進(jìn)行綜合比較，這對(duì)于提高系統(tǒng)整體效率有極其重要的作用。

實(shí)施例3：組件、組串電路的拓?fù)潢P(guān)系實(shí)驗(yàn)

(1)啟動(dòng)模擬電站兩側(cè)的光源，將光照射到太陽能電池板；

(2)在模擬電站控制面板上，打開模擬電站的總開關(guān)，再打開逆變器開關(guān)和交直流負(fù)載開關(guān)；

(3)觀察電站是否為正常工作狀態(tài)，即各項(xiàng)電流電壓值是否處于正常范圍；如果不是，調(diào)節(jié)至正常工作狀態(tài)；

(4)在控制面板，電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選項(xiàng)，分別為1*8陣列組合(8塊電池板串聯(lián)組合)、8*1陣列組合(8塊電池板并聯(lián)組合)、2*4陣列組合(兩組四塊電池板串聯(lián)組合后再并聯(lián))和4*2陣列組合(四組兩塊電池板串聯(lián)組合后再并聯(lián))；

(5)按下任意陣列組合按鈕后，觀察組件、組串或方陣電流電壓、匯流箱電流電壓、DC/DC控制器電流電壓、蓄電池電流電壓、逆變器電流電壓和交直流負(fù)載電流電壓變化；

(6)在其他條件相同的情況下，僅切換陣列組合，觀察和比較個(gè)電流電壓變化；

(7)在控制面板上，調(diào)整時(shí)間間隔，顯示電流電壓曲線圖，四種陣列組合曲線圖可疊加綜合比較。

真實(shí)環(huán)境的光源照射太陽能電池板，輻照度、溫濕度和經(jīng)緯度等環(huán)境模擬信號(hào)變量通過輻照計(jì)、溫濕度傳感器和GPS轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)入光伏電站模擬層，經(jīng)過光能到電能的轉(zhuǎn)化，輸出的模擬電站信號(hào)(組件、組串或方陣電流電壓、匯流箱電流電壓、DC/DC控制器電流電壓、蓄電池電流電壓、逆變器電流電壓和交直流負(fù)載電流電壓)輸入到光伏電站檢測(cè)層，會(huì)被檢測(cè)層的傳感器、變送器等轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)輸出，數(shù)字信號(hào)輸入電站通訊層，轉(zhuǎn)換為通訊信號(hào)，通訊信號(hào)作為電流電壓數(shù)據(jù)傳入光伏電站監(jiān)控層，顯示給用戶數(shù)據(jù)。用戶在人機(jī)交互界面中，切換陣列組合，電站監(jiān)控層的人機(jī)交互信號(hào)輸入通訊層，產(chǎn)生響應(yīng)的控制指令，控制指令傳輸?shù)诫娬究刂茖?，控制層調(diào)用相應(yīng)的電路拓?fù)淇刂菩盘?hào)輸入到電站模擬層，模擬層的拓?fù)潆娐方邮艿叫盘?hào)，切換電路至相應(yīng)的陣列結(jié)構(gòu)。用戶要保留數(shù)據(jù)，按下控制面板按鈕，信號(hào)傳入監(jiān)控層，監(jiān)控層中會(huì)保留需要的數(shù)據(jù)。

本實(shí)驗(yàn)通過變換電池板組串拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，研究對(duì)電站發(fā)電效率的影響。一鍵切換，操作方便快捷，省去研究者自己連接電池板的麻煩。對(duì)電池板安裝廠家也有一定的借鑒意義。

實(shí)施例4：蓄電池充放電控制器的算法實(shí)驗(yàn)

(1)啟動(dòng)模擬電站兩側(cè)的光源，將光照射到太陽能電池板；

(2)在模擬電站控制面板上，打開模擬電站的總開關(guān)和直流負(fù)載開關(guān)；

(3)觀察電站是否為正常工作狀態(tài)，即各項(xiàng)電流電壓值是否處于正常范圍；如果不是，調(diào)節(jié)至正常工作狀態(tài)；

(4)在控制面板，選擇電站自帶的蓄電池充放電控制器算法種類(如經(jīng)典PID控制算法、DSP脈沖精確控制算法)；

(5)按下選擇鍵后，觀察組件、組串或方陣電流電壓、匯流箱電流電壓、DC/DC控制器電流電壓、蓄電池電流電壓和直流負(fù)載電流電壓；

(6)在其他條件相同的情況下，僅改變蓄電池充放電控制器控制算法種類，比較上述電流電壓和直流負(fù)載功率；也可以經(jīng)人機(jī)交互界面可通過外設(shè)輸入用戶自定義的蓄電池充放電控制算法；

(7)在控制面板上，調(diào)整時(shí)間間隔，顯示電流電壓曲線圖，多種算法所產(chǎn)生的曲線圖可疊加比較。觀察各個(gè)算法對(duì)直流負(fù)載輸出的功率大小。

真實(shí)環(huán)境的光源照射太陽能電池板，輻照度、溫濕度和經(jīng)緯度等環(huán)境模擬信號(hào)變量通過輻照計(jì)、溫濕度傳感器和GPS轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)入光伏電站模擬層，經(jīng)過光能到電能的轉(zhuǎn)化，輸出的模擬電站信號(hào)(組件、組串或方陣電流電壓、匯流箱電流電壓、DC/DC控制器電流電壓、蓄電池電流電壓和直流負(fù)載電流電壓)輸入到光伏電站檢測(cè)層，會(huì)被檢測(cè)層的傳感器、變送器等轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)輸出，數(shù)字信號(hào)輸入電站通訊層，轉(zhuǎn)換為通訊信號(hào)，通訊信號(hào)作為電流電壓數(shù)據(jù)傳入光伏電站監(jiān)控層，顯示給用戶數(shù)據(jù)。用戶在人機(jī)交互界面中選擇蓄電池充放電控制器算法，反饋到監(jiān)控層，人機(jī)交互控制信號(hào)輸入到電站通訊層，產(chǎn)生相應(yīng)控制算法的控制指令，通知電站控制層的算法在電站模擬層中執(zhí)行，蓄電池充放電控制器執(zhí)行相應(yīng)的算法。用戶要保留數(shù)據(jù)，按下控制面板按鈕，信號(hào)傳入監(jiān)控層，監(jiān)控層中會(huì)保留需要的數(shù)據(jù)。

通過蓄電池控制器算法能充分利用太陽能的同時(shí)提高蓄電池的荷電狀態(tài)，從而延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，使負(fù)載和逆變器的工作效率提高。本實(shí)驗(yàn)可以對(duì)各種控制算法進(jìn)行綜合比較，這對(duì)于提高系統(tǒng)整體效率有極其重要的作用。

實(shí)施例5：逆變器的控制算法實(shí)驗(yàn)

(1)啟動(dòng)模擬電站兩側(cè)的光源，將光照射到太陽能電池板；

(2)在模擬電站控制面板上，打開模擬電站的總開關(guān)，再打開逆變器開關(guān)和交流負(fù)載開關(guān)；

(3)觀察電站是否為正常工作狀態(tài)，即各項(xiàng)電流電壓值是否處于正常范圍；如果不是，調(diào)節(jié)至正常工作狀態(tài)；

(4)在控制面板，選擇電站自帶的逆變器控制算法種類(如數(shù)字PID控制算法、狀態(tài)反饋控制)；

(5)按下選擇鍵后，觀察組件、組串或方陣電流電壓、匯流箱電流電壓、DC/DC控制器電流電壓、蓄電池電流電壓、逆變器電流電壓和交流負(fù)載電流電壓；

(6)在其他條件相同的情況下，僅改變逆變器控制算法種類，比較上述電流電壓；也可以經(jīng)人機(jī)交互界面可通過外設(shè)輸入用戶自定義的逆變器控制算法；

(7)在控制面板上，調(diào)整時(shí)間間隔，顯示電流電壓曲線圖，多種算法所產(chǎn)生的曲線圖可疊加比較。

真實(shí)環(huán)境的光源照射太陽能電池板，輻照度、溫濕度和經(jīng)緯度等環(huán)境模擬信號(hào)變量通過輻照計(jì)、溫濕度傳感器和GPS轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)入光伏電站模擬層，經(jīng)過光能到電能的轉(zhuǎn)化，輸出的模擬電站信號(hào)(組件、組串或方陣電流電壓、匯流箱電流電壓、DC/DC控制器電流電壓、蓄電池電流電壓、逆變器電流電壓和交流負(fù)載電流電壓)輸入到光伏電站檢測(cè)層，會(huì)被檢測(cè)層的傳感器、變送器等轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)輸出，數(shù)字信號(hào)輸入電站通訊層，轉(zhuǎn)換為通訊信號(hào)，通訊信號(hào)作為電流電壓數(shù)據(jù)傳入光伏電站監(jiān)控層，顯示給用戶數(shù)據(jù)。用戶在人機(jī)交互界面中選擇逆變器控制算法，反饋到監(jiān)控層，人機(jī)交互控制信號(hào)輸入到電站通訊層，產(chǎn)生相應(yīng)控制算法的控制指令，通知電站控制層的算法在電站模擬層中執(zhí)行，逆變器的控制電路執(zhí)行相應(yīng)的算法。用戶要保留數(shù)據(jù)，按下控制面板按鈕，信號(hào)傳入監(jiān)控層，監(jiān)控層中會(huì)保留需要的數(shù)據(jù)。

通過逆變器控制算法提高光伏電站并網(wǎng)發(fā)電效率。本實(shí)驗(yàn)可以選擇多種控制算法，對(duì)電站逆變轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行比較驗(yàn)證，從而對(duì)研究逆變結(jié)構(gòu)與控制方法提高系統(tǒng)發(fā)電效率、降低成本具有極其重要的意義。

上述實(shí)施例并非是對(duì)于本發(fā)明的限制，本發(fā)明并非僅限于上述實(shí)施例，只要符合本發(fā)明要求，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。