一種基于MCU控制的光伏電池測試儀設計

　　3 軟件設計

　　軟件采用Keil編譯環(huán)境下的C語(yǔ)言編程。程序設計流程，通過(guò)PC機向MCU串口發(fā)送測量控制指令，并接受測量數據。下位機MCU接收到測量指令后，通過(guò)不斷改變控制電壓信號UD。來(lái)改變外接負載。每次測量開(kāi)始，控制電壓增加△U，然后采集一個(gè)點(diǎn)的電壓電流。直到測量到短路電流，測量結束?？紤]到光伏電池兩端電壓電流變化的延時(shí)性，用定時(shí)器控制采點(diǎn)時(shí)間，每隔50 ms采集一次數據。

　　4 試驗驗證

　　根據方案設計制作樣機進(jìn)行試驗，采用英利產(chǎn)品，型號為110(17)P1470×680的多晶硅光伏電池板。在自然光照情況下，對單塊光伏電池進(jìn)行測試。

　　廠(chǎng)家提供的Isc，Voc，IM和VM是在標準測試條件下(光強1 000 W／m2，電池溫度25℃)測得參數在實(shí)際測試中，很難實(shí)現，故按照下列方案進(jìn)行：

　　(1)根據太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)化數學(xué)模型，模擬理論輸出特性曲線(xiàn)。

　　根據固體物理理論推導出來(lái)的太陽(yáng)能非線(xiàn)性I-V特性方程，其簡(jiǎn)化數學(xué)模型是：

　　用直流電子負載PEL-300(臺灣固緯)采點(diǎn)測試當前自然條件下，Isc=4．2 A，Voc=20．5 V，IM=3．6 A和VM=15．3 V。將上述參數帶入簡(jiǎn)化模型，求得理論近似I-V曲線(xiàn)和P-V曲線(xiàn)。

　　(2)使用本文開(kāi)發(fā)的測試儀，與方案(1)同時(shí)測試，以保證相同的日照條件，測得的試驗數據和曲線(xiàn)，如圖5和表1所示。

　　二種方案所得的理論和試驗曲線(xiàn)吻合度較好，驗證了設計的可行性。并且比較兩者，考慮到影響光伏電池輸出特性的內、外部因素復雜，實(shí)驗曲線(xiàn)比理論曲線(xiàn)更接近電池板實(shí)際工作狀況，因為方案(2)測試時(shí)間很短，更能確保不變的日照條件。

　　5 結語(yǔ)

　　本文基于MCU，設計了可以數控調節、有源、高速響應的可變電阻器模塊以及對應的測量電路，開(kāi)發(fā)出了可獲取光伏電池I-V和P-V曲線(xiàn)測試儀。物理實(shí)驗測試表明，所獲得的光伏電池特性曲線(xiàn)，形態(tài)準確，數據精度高。該測試儀在光伏電池測試，太陽(yáng)能資源評估，建立光伏電池模型和最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)等方面有廣泛的應用。