3.2.2 光伏阵列模拟器
光伏阵列模拟器又称太阳能阵列模拟器（solar array simulator，SAS），是利用电力电子电路来模拟实际太阳能电池阵列输出特性的装置。由于大功率的光伏阵列面积很大，价格昂贵，输出功率受光照条件、场地、实验环境等因素限制，因此在很多场合采用真实的太阳能阵列非常困难，甚至不可行。此时，光伏阵列模拟器将起到非常重要的作用，通过编程控制可以灵活地模拟各种天气条件下的太阳能电池特性。
光伏阵列模拟器通常有两种模拟光伏的工作模式：工程参数模式（SAS模式）、列表模式（Table模式）。
工程参数模式是通过设定太阳能电池的四个工程参数来模拟太阳能电池的伏安特性曲线，如图3-7所示，所需设定的四个工程参数为开路电压Voc、短路电流Isc、最大功率点电压Vmp、最大功率点电流Imp。该工作模式的优点是：操作简单，使用方便，仅需要设置这四个参数，模拟器就可以根据太阳能电池的工程模型生成对应的伏安特性曲线。其主要缺点是：受限于工程模型的理想假设，难以模拟环境变化时的太阳能电池特性。
列表模式是向模拟器发送任意一组电压和电流曲线的列表数据，由模拟器通过插值的方式补充点与点之间的部分，从而生成完整的光伏特性曲线。这种工作模式的优点是：可用于模拟太阳能电池非理想的伏安特性（如局部阴影条件下），产生更加复杂的伏安特性曲线，以弥补SAS模式的不足。其主要缺点是：编程过程相对复杂，必须遵守一定的规则，否则可能会发生错误，使用不是很方便。
图3-7 工程参数模式的四个工程参数
光伏阵列模拟器的工作原理如图3-8所示。主要包括：PV曲线生成电路；模拟控制系统；功率级。PV曲线生成电路的作用是：根据外部电压VPV，产生相应的电流参考值Iref。模拟控制系统的作用是：根据电流参考值Iref和实测电流反馈值Itb，经过底层控制算法产生PWM（pulse width modulation wave，脉冲宽度调制）驱动波形。功率级是主电路部分，其功率变换器在PWM波形的控制下调节电路工作状态，模拟光伏曲线输出对应的电流。
图3-8 光伏阵列模拟器的工作原理
本实验平台选用的是AV1763卫星帆板电源阵列模拟器作为光伏阵列模拟器（以下简称“AV1763光伏阵列模拟器”），如图3-9所示。其包括主机与功率模块两部分，主机主要实现人机交互和与上位机的通信功能，功率模块实现模拟控制和电力生成功能。一个主机可选配多个功率模块，以满足不同功率需求的目的，相同模块可支持串并联输出。AV1763光伏阵列模拟器除了进行光伏阵列模拟之外，还具备普通可编程电源的恒压输出和恒流输出能力，其主要性能指标如表3-2所示，设备详细情况可参见《AV1763卫星帆板电源阵列模拟器用户手册》。
图3-9 AV1763卫星帆板电源阵列模拟器
光伏阵列模拟器认知视频
表3-2 AV1763光伏阵列模拟器的主要性能指标
续表
注：编程准确度技术指标表达法举例解释：输出电压为“60 V”时，技术指标为：60 V±（60 V× 0.075％+25 mV）。
AV1763光伏阵列模拟器可通过控制面板（图3-10）和上位机软件两种方式进行控制。一般情况下，SAS模式通过控制面板操作比较方便快捷；Table模式通过上位机软件操作更为灵活，可实现较复杂的光伏曲线的输出。
图3-10 AV1763光伏阵列模拟器控制面板