光伏阵列模拟器综述

光伏阵列模拟器综述

冯玉周林傅望郭珂刘强

重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆４０００３０

　　　　摘要：光伏阵列是光伏发电系统中最基本组成部分，光伏阵列模拟器能够代替实际光伏阵列在室内进行各种光伏实验，目前国内外专家学者已经成功研制了一些不同类型不同功率等级的模拟器，这些模拟器有各自不同的特点和应用场合，为此综述了光伏阵列模拟器，包括早期出现的模拟式光伏阵列模拟器和目前研究较多的数字式光伏阵列模拟器。从光伏阵列模拟器的类型和原理出发，归纳总结了各种模拟器的特点和应用场合。最后对该领域今后的研究方向做了展望。

光伏发电；光伏阵列；模拟式模拟器；数字式模拟器

ＴＭ９１４．４

Ａ

Ｓｕｍｍａｒｙ　ｏｆ　Ｓｏｌａｒ　Ａｒｒａｙ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ

ＦＥＮＧ　ＹｕＺＨＯＵ　ＬｉｎＧＵＯ　Ｋｅ　ＦＵ　ＷａｎｇＬＩＵ　Ｑｉａｎｇ

输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室自主研究项目（２００７ＤＡ１０５１２７０９２０４）；

中央高校基本科研业务费资助（ＣＤＪＸＳ１１１５００２８）

冯玉（１９８６－），男，硕士研究生，Ｅｍａｉｌ：ｆｙｕｈｅｒｏ２００４３３４８＠１６３．ｃｏｍ

４

５

＠＠［１］　　Ｋａｉｚｕｋａ　Ｌ，Ｏｈｉｇａｓｈｉ　Ｔ．　ＰＶ　Ｔｒｅｎｄｓ　ｉｎ　Ｊａｐａｎ：Ｎｅｗ　Ｆｒａｍｅ

　　　　　　ｗｏｒｋ　ｆｏｒ　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＰＶ　Ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．　３４ｔｈ　ＩＥＥＥ　Ｐｈｏｔｏ　　　　　　　ｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｐｅｃｉａｌｉｓｔｓ　Ｃｏｎｆｅｎｃｅ，　２００９，１　：　７１２－　７１６．

＠＠［２］　　Ａｚｚｏｐａｒｄｉ　Ｂ，　Ｍｕｔａｌｅ　Ｊ，Ｋｉｒｓｃｈｅｎ　Ｄ．　Ｃｏｓｔ　Ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ　ｆｏｒ　Ｆｕ　　　　　　　ｔｕｒｅ　ＰＶ　Ｓｏｌａｒ　Ｃｅｌｌ　Ｍｏｄｕｌｅｓ　Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏ　　　　　　　ｇｉｅｓ［Ｊ］．　ＩＥＥＥ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　ＩＣＳＥＴ，　２００８，２４

　　　　　　　（３）　：５８９－５９４．

＠＠［３］　　Ｙａｚｄａｎｉ　Ａ，　Ｄａｓｈ　Ｐ　Ｐ．　Ａ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｃｈａｒａｃ

　　　　　　　ｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｆｏｒ　ａ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｄ　

　　　　　　　ｗｉｔｈ　ａ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　［　Ｊ　］．　　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　

　　　　　　　Ｐｏｗｅｒ　Ｄｅｌｉｖｅｒｙ，２００９，２４（３）　：１５３８－１５５１．

＠＠［４］　　Ｋｉｍ　Ｇｙｅｏｎｇ－Ｈｕｎ，Ｓｅｏ　Ｈｙｏ－Ｒｏｎｇ．　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　　　　　　　　ｔｈｅ　Ａｎｔｉ－ｉｓｌａｎｄｉｎｇ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ＰＶ　－　ＡＦ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｕｎｄｅｒ　　　　　　　　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ＰＶ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ［Ｊ］．　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｍａｃｈｉｎｅｓ　

　　　　　　　ａｎｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，２００９，１　：　１－５．

＠＠［５］　　Ｌｉｕ　Ｙａｎｌｉ，　Ｌｉ　Ｂｉｎｇｆｅｎｇ，Ｚｈｏｎｇ　Ｄａｎ．　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｄｏｍｅｓｔｉｃ　　　　　　　　ＰＶ　Ｍｏｄｕｌｅ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｆａｕｌｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ［Ｃ］　／／　８ｔｈ　

　　　　　　　Ｗｏｒｌｄ　Ｃｏｎｇｒｅｓｓ　ｏｎ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，

　　　　　　　２０１０，１：１７１－１７５．

＠＠［６］　　　Ｓｃａｒｐａ　Ｖ　Ｖ　Ｒ，Ｓｐｉａｚｚｉ　Ｇ．　Ｌｏｗ　Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ　ＭＰＰＴ　Ｔｅｃｈ

　　　　　　　ｎｉｑｕｅ　Ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＰＶ　Ｃｅｌｌ　Ｓｅｒｉｅｓ　Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　

　　　　　　　［Ｃ］／／Ｔｗｅｎｔｙ－ｔｈｉｒｄ　Ａｎｎｕａｌ　ＩＥＥＥ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ

　　　　　　　ｉｃｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ，　２００８，１：１９５８－１９６４．＠＠［７］　　陈建勇．小功率太阳能电池模拟装置的设计［Ｊ］．微计算机

　　　　信息，２００６，２２（５）：１３－１５．

＠＠［８］　　张熙霖．基于ＤＳＰ２４０７的光伏方阵仿真电源的设计与研究

　　　　［Ｄ］．北京：中国科学院电工研究所，２００４．

＠＠［９］苏建徽，余世杰，赵为，等．数字式太阳电池阵列模拟器

　　　　［Ｊ］．太阳能学报，２００２，２３（１）：１１１－１１４．

＠＠［１０］宋平岗．再生能源系统中太阳能电池仿真器的研究［Ｊ］．电

　　　　力电子技术，２００３，３７（４）：４１－４４．

＠＠［１１］　Ｚｅｎｇ　Ｑ，Ｓｏｎｇ　Ｐ，Ｃｈａｎｇ　Ｌ．　Ａ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ　Ｂａｓｅｄ　

　　　　　　　ｏｎ　ＤＣ　Ｃｈｏｐｐｅｒ［Ｃ］／／ｉｎ　Ｐｒｏｃ．　ＩＥＥＥ　ＣＣＥＣＥ　Ｃｏｎｆ．　，２００２，

　　　　　　　１：２５７－２６１．

＠＠［１２］　Ｍｉｄｔｇａｒｄ　Ｏ－Ｍ．　Ａ　ｓｉｍｐｌｅ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ　ｆｏｒ　Ｔｅｓ　　　　　　　ｔｉｎｇ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ［Ｃ］／／ＩＥＥＥ　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　

　　　　　　　ｏｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，　２００７，１：１－１０．＠＠［１３］　　Ｌｌｏｙｄ　Ｓ　Ｈ，Ｓｍｉｔｈ　Ｇ　Ａ，Ｉｎｆｉｅｌｄ　Ｄ　Ｇ．　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃ　　　　　　　ｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　Ｍｏｄｕｌａｒ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ［Ｃ］／／　　　　　　　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｓｐｅｅｄ　Ｄｒｉｖｅｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，

　　　　　　　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，　２０００，１　：　１２０－１２４．

＠＠［　１４］　　Ａｇｉｇｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．　Ａｇｉｌｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　Ｍｏｄｕｌａｒ　Ｓｏｌａｒ　

　　　　　　　Ａｒｒａｙ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ　Ｅ４３６０　Ｕｓｅｒｓ＇　Ｇｕｉｄｅ［Ｚ］．　２００８．

＠＠［１５］朱丽．一个光伏阵列模拟器的设计［Ｄ］．合肥：合肥工业大

　　　　学，２００７．

＠＠［１６］韩珏．太阳能电池阵列模拟器的研究与设计［Ｄ］．杭州：浙

　　　　江大学，２００６．

＠＠［１７］李欣．太阳能电池阵列模拟器的研究与设计［Ｄ］．杭州：浙

　　　　江大学，２００６．

＠＠［１８］谢文涛．新型光伏阵列模拟器的研究与设计［Ｄ］．杭州：浙

　　　　江大学，２００７．

＠＠［１９］杜珂．基于ＤＳＰ的光伏电池数字模拟系统研究［Ｄ］．武　　　　汉：华中科技大学，２００６．

＠＠［２０］刘万明．数字式光伏电池阵列模拟器的研究［Ｄ］．成都：电

　　　　子科技大学，２００９．

＠＠［２１］韩朋乐．数字式光伏电池阵列模拟器的研究与设计［Ｄ］．

　　　　成都：电子科技大学，２００９．

＠＠［２２］郑鹤玲．基于ＲＴ　－　ＬＡＢ的光伏发电实时仿真系统研究

［Ｄ］．北京：北京交通大学，２０１０．

＠＠［２３］　　Ｋｏｒａｎ　Ａ，Ｓａｎｏ　Ｋ．　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ　ｗｉｔｈ　

　　　　　　　ａ　Ｎｏｖｅｌ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ａｎｄ　Ｔｗｏ－ｓｔａｇｅ　ＬＣ　　　　　　　　Ｏｕｔｐｕｔ　Ｆｉｌｔｅｒ［Ｃ］　／／　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　Ｃｏｎｇｒｅｓｓ　ａｎｄ　Ｅｘｐｏ

　　　　　　　ｓｉｔｉｏｎ，　２００９，１　：　３１９－３２６．

＠＠［２４］　　Ｏｌｌｉｌａ　Ｊ．　Ａ　Ｍｅｄｉｕｍ　Ｐｏｗｅｒ　ＰＶ－ａｒｒａｙ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ　ｗｉｔｈ　ａ　Ｒｏ　　　　　　　ｂｕｓｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｔｒａｔｅｇｙ［Ｃ］　／／ｉｎ　Ｐｒｏｃ．　ＩＥＥＥ　Ｃｏｎｆ．　Ｃｏｎｔｒｏｌ　

　　　　　　　Ａｐｐｌ．　，１９９５，１：４０－４５．

＠＠［２５］　　Ｎａｇａｙｏｓｈｉ　Ｈ，Ｏｒｉｏ　Ｓ，Ｋｏｎｏ　Ｙ．　Ｎｏｖｅｒ　ＰＶ　Ａｒｒａｙ／Ｍｏｄｕｌｅ　Ｉ－Ｖ　　　　　　　　Ｃｕｒｖｅ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ　Ｃｉｒｃｕｉｔ［Ｃ］／／ｉｎ　Ｐｒｏｃ．　ＩＥＥＥ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　

　　　　　　　Ｓｐｅｃ．　Ｃｏｎｆ．　，　２００２，１　：　１５３５－１５３８．

＠＠［２６］　　Ｎａｇａｙｏｓｈｉ　Ｈ，Ｏｒｉｏ　Ｓ，Ｋｏｎｏ　Ｙ．　Ｐａｒｔｉａｌ　Ｓｈａｄｉｎｇ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｅｍｕｌａ　　　　　　　ｔｉｏｎ　Ｕｓｉｎｇ　Ｍｕｌｔｉ　Ｓｍａｌｌ　Ｓｃａｌｅ　Ｍｏｄｕｌｅ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ　Ｕｎｉｔｓ［Ｃ］　／／

　　　　　　　ＩＥＥＥ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｐｅｃ．　Ｃｏｎｆ．　，２００５，１：１７１０－１７１３．

＠＠［２７］　　Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ　Ｓ，Ｌｅｅ　Ｃ，Ｈｕｒｌｅｙ　Ｗ．　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｈａｒ　　　　　　　ｍｏｎｉｃ　Ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｏｆ　ａ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｔｈ　ａ　Ｓｏｌａｒ　Ｅｍ　　　　　　　ｕｌａｔｏｒ［Ｃ］／／Ｉｎ　Ｐｒｏｃ．　Ｅｕｒ．　Ｃｏｎｆ．　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．　Ａｐｐｌ．　，

　　　　　　　２００５，８：１－８．

＠＠［２８］李谦，李永东，王奎，等．太阳能电池阵列模拟器的设计和

　　　　实现［　Ｊ］．电气传动，２００８，３８（５）：８－１４．

＠＠［２９］　Ｐａｒｋ　Ｍ，Ｙｕ　Ｉ．　Ａ　Ｎｏｖｅｌ　Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　　　　　　　　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｕｓｉｎｇ　ＲＴＤＳ［Ｊ］．　ＩＥＥＥ　

　　　　　　　Ｔｒａｎｓ．　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏｎｖｅｒｓ，２００４，１９（１）　：　１６４－１６９．

＠＠［３０］　Ｌｉ　Ｙ，Ｌｅｅ　Ｔ，Ｐｅｎｇ　Ｆ．　Ａ　Ｂｙｈｒｉｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｆｏｒ　Ｐｈｏｔｏ　　　　　　　ｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ［Ｃ］／／　Ｉｎ　Ｐｒｏｃ．　ＩＥＥＥ　ＡＰＥＣ　Ｃｏｎｆ．　，　２００９，

　　　　　　　１：８９９－９３３．

＠＠［３１］　Ｋｏｕｔｒｏｕｌｉｓ　Ｅ，Ｋａｌａｉｔｚａｋｉｓ　Ｋ，Ｔｚｉｔｉｌｏｎｉｓ　Ｖ．　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　

　　　　　　　ａｎ　ＦＰＧＡ－ｂａｓｅｄ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏ　　　　　　　ｖｏｌｔａｉｃ　Ｍｏｄｕｌｅｓ［Ｃ］　／／　Ｉｎ　Ｐｒｏｃ．　ＩＥＥＥ　ＲＳＰ　Ｃｏｎｆ．　，　２００６，１：　

　　　　　　　２００－２０８．

＠＠［３２］　Ｋｈｏｕｚａｍ　Ｋ，Ｌｙ　Ｃ，Ｋｏｈ　Ｃ．　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　Ｍｏｄ

　　　　　　　ｅｌｉｎｇ　ｏｆ　Ｓｐａｃｅ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｃ］　／／　ＩＥＥＥ　ＷＣＰＥＣ　

　　　　　　　Ｃｏｎｆ．　，　１９９４，２：２０３８－２０４１．

＠＠［３３］　Ｖａｃｈｔｓｅｖａｎｏｓ　Ｇ，Ｋａｌａｉｔｚａｋｉｓ　Ｋ．　Ａ　Ｈｙｂｒｉｄ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｉｍｕｌａ　　　　　　　ｔｏｒ　ｆｏｒ　Ｕｔｉｌｉｔｙ　Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　Ｓｔｕｄｉｅｓ　［Ｊ］．　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．　Ｅｎｅｒｙ　

　　　　　　　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，　１９８７，２　：　２２７　－　２３１．

＠＠［３４］　　Ｒａｕｓｃｈｅｎｂａｃｈ　Ｈ　Ｓ．　　Ｓｏｌａｒ　Ｃｅｌｌ　Ａｒｒａｙ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｈａｎｄｂｏｏｋ　

　　　　　　　　［Ｍ］．　Ｌｉｔｔｏｎ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｉｎｃ，　ＵＳＡ，　１９８０．

＠＠［３５］赵福鑫，魏彦章．太阳电池及其应用［Ｍ］．北京：国防工业

　　　　出版社，１９８５．

＠＠［３６］苏建徽，余世杰，赵为，等．硅太阳能电池工程用数学模型

　　　　［Ｊ］．太阳能学报，２００１（２２）：４０９－４１２．

＠＠［３７］　Ｂｒｉｔｔｏｎ，Ｌｕｎｓｃｈｅｒ，Ｔａｎｊｕ．　Ａ　９　ｋＷ　Ｈｉｇｈ－ｐｅｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｓｏｌａｒ　　　　　　　　Ａｒｒａｙ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｓｐａｃｅ　

　　　　　　　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，　１９９３，２１（２）　：４０９－４１２．

＠＠［３８］　　Ｍａｓｏｕｍ　Ｍ　Ａ　Ｓ，Ｄｅｈｂｏｎｅｉ　Ｈ，Ｆｕｃｈｓ　Ｅ　Ｆ．　Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ａｎｄ　　　　　　　　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ａｎａｌｙｓｅｓ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　ｗｉｔｈ　Ｖｏｌｔ

　　　　　　　ａｇｅ　ａｎｄ　Ｃｕｒｒｅｎｔ－ｂａｓｅｄ　Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｐｏｗｅｒ－ｐｏｉｎｔ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ　　　　　　　　［Ｊ］．　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，　２００２，　１７

　　　　　　　（４）：５１４－５２２．

＠＠［３９］　　Ｅｒｉｃｋｓｏｎ，Ｒｏｂｅｒｔ　Ｗ．　Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，

　　　　　　　Ｓｅｃｏｎｄ　Ｅｄｉｔｉｏｎ　［Ｍ］．　Ｋｌｕｗｅｒ　Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｕｂｉｓｈｅｒｓ，　ＵＳＡ，

　　　　　　　２０００．

２０１０－１２－０３

２０１１－０５－２１

光伏阵列模拟器综述

冯玉周林傅望郭珂刘强

重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆４０００３０

　　　　摘要：光伏阵列是光伏发电系统中最基本组成部分，光伏阵列模拟器能够代替实际光伏阵列在室内进行各种光伏实验，目前国内外专家学者已经成功研制了一些不同类型不同功率等级的模拟器，这些模拟器有各自不同的特点和应用场合，为此综述了光伏阵列模拟器，包括早期出现的模拟式光伏阵列模拟器和目前研究较多的数字式光伏阵列模拟器。从光伏阵列模拟器的类型和原理出发，归纳总结了各种模拟器的特点和应用场合。最后对该领域今后的研究方向做了展望。

光伏发电；光伏阵列；模拟式模拟器；数字式模拟器

ＴＭ９１４．４

Ａ

Ｓｕｍｍａｒｙ　ｏｆ　Ｓｏｌａｒ　Ａｒｒａｙ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ

ＦＥＮＧ　ＹｕＺＨＯＵ　ＬｉｎＧＵＯ　Ｋｅ　ＦＵ　ＷａｎｇＬＩＵ　Ｑｉａｎｇ

输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室自主研究项目（２００７ＤＡ１０５１２７０９２０４）；

中央高校基本科研业务费资助（ＣＤＪＸＳ１１１５００２８）

冯玉（１９８６－），男，硕士研究生，Ｅｍａｉｌ：ｆｙｕｈｅｒｏ２００４３３４８＠１６３．ｃｏｍ

４

５

＠＠［１］　　Ｋａｉｚｕｋａ　Ｌ，Ｏｈｉｇａｓｈｉ　Ｔ．　ＰＶ　Ｔｒｅｎｄｓ　ｉｎ　Ｊａｐａｎ：Ｎｅｗ　Ｆｒａｍｅ

　　　　　　ｗｏｒｋ　ｆｏｒ　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＰＶ　Ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．　３４ｔｈ　ＩＥＥＥ　Ｐｈｏｔｏ　　　　　　　ｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｐｅｃｉａｌｉｓｔｓ　Ｃｏｎｆｅｎｃｅ，　２００９，１　：　７１２－　７１６．

＠＠［２］　　Ａｚｚｏｐａｒｄｉ　Ｂ，　Ｍｕｔａｌｅ　Ｊ，Ｋｉｒｓｃｈｅｎ　Ｄ．　Ｃｏｓｔ　Ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ　ｆｏｒ　Ｆｕ　　　　　　　ｔｕｒｅ　ＰＶ　Ｓｏｌａｒ　Ｃｅｌｌ　Ｍｏｄｕｌｅｓ　Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏ　　　　　　　ｇｉｅｓ［Ｊ］．　ＩＥＥＥ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　ＩＣＳＥＴ，　２００８，２４

　　　　　　　（３）　：５８９－５９４．

＠＠［３］　　Ｙａｚｄａｎｉ　Ａ，　Ｄａｓｈ　Ｐ　Ｐ．　Ａ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｃｈａｒａｃ

　　　　　　　ｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｆｏｒ　ａ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｄ　

　　　　　　　ｗｉｔｈ　ａ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　［　Ｊ　］．　　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　

　　　　　　　Ｐｏｗｅｒ　Ｄｅｌｉｖｅｒｙ，２００９，２４（３）　：１５３８－１５５１．

＠＠［４］　　Ｋｉｍ　Ｇｙｅｏｎｇ－Ｈｕｎ，Ｓｅｏ　Ｈｙｏ－Ｒｏｎｇ．　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　　　　　　　　ｔｈｅ　Ａｎｔｉ－ｉｓｌａｎｄｉｎｇ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ＰＶ　－　ＡＦ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｕｎｄｅｒ　　　　　　　　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ＰＶ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ［Ｊ］．　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｍａｃｈｉｎｅｓ　

　　　　　　　ａｎｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，２００９，１　：　１－５．

＠＠［５］　　Ｌｉｕ　Ｙａｎｌｉ，　Ｌｉ　Ｂｉｎｇｆｅｎｇ，Ｚｈｏｎｇ　Ｄａｎ．　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｄｏｍｅｓｔｉｃ　　　　　　　　ＰＶ　Ｍｏｄｕｌｅ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｆａｕｌｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ［Ｃ］　／／　８ｔｈ　

　　　　　　　Ｗｏｒｌｄ　Ｃｏｎｇｒｅｓｓ　ｏｎ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，

　　　　　　　２０１０，１：１７１－１７５．

＠＠［６］　　　Ｓｃａｒｐａ　Ｖ　Ｖ　Ｒ，Ｓｐｉａｚｚｉ　Ｇ．　Ｌｏｗ　Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ　ＭＰＰＴ　Ｔｅｃｈ

　　　　　　　ｎｉｑｕｅ　Ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＰＶ　Ｃｅｌｌ　Ｓｅｒｉｅｓ　Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　

　　　　　　　［Ｃ］／／Ｔｗｅｎｔｙ－ｔｈｉｒｄ　Ａｎｎｕａｌ　ＩＥＥＥ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ

　　　　　　　ｉｃｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ，　２００８，１：１９５８－１９６４．＠＠［７］　　陈建勇．小功率太阳能电池模拟装置的设计［Ｊ］．微计算机

　　　　信息，２００６，２２（５）：１３－１５．

＠＠［８］　　张熙霖．基于ＤＳＰ２４０７的光伏方阵仿真电源的设计与研究

　　　　［Ｄ］．北京：中国科学院电工研究所，２００４．

＠＠［９］苏建徽，余世杰，赵为，等．数字式太阳电池阵列模拟器

　　　　［Ｊ］．太阳能学报，２００２，２３（１）：１１１－１１４．

＠＠［１０］宋平岗．再生能源系统中太阳能电池仿真器的研究［Ｊ］．电

　　　　力电子技术，２００３，３７（４）：４１－４４．

＠＠［１１］　Ｚｅｎｇ　Ｑ，Ｓｏｎｇ　Ｐ，Ｃｈａｎｇ　Ｌ．　Ａ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ　Ｂａｓｅｄ　

　　　　　　　ｏｎ　ＤＣ　Ｃｈｏｐｐｅｒ［Ｃ］／／ｉｎ　Ｐｒｏｃ．　ＩＥＥＥ　ＣＣＥＣＥ　Ｃｏｎｆ．　，２００２，

　　　　　　　１：２５７－２６１．

＠＠［１２］　Ｍｉｄｔｇａｒｄ　Ｏ－Ｍ．　Ａ　ｓｉｍｐｌｅ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ　ｆｏｒ　Ｔｅｓ　　　　　　　ｔｉｎｇ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ［Ｃ］／／ＩＥＥＥ　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　

　　　　　　　ｏｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，　２００７，１：１－１０．＠＠［１３］　　Ｌｌｏｙｄ　Ｓ　Ｈ，Ｓｍｉｔｈ　Ｇ　Ａ，Ｉｎｆｉｅｌｄ　Ｄ　Ｇ．　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃ　　　　　　　ｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　Ｍｏｄｕｌａｒ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ［Ｃ］／／　　　　　　　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｓｐｅｅｄ　Ｄｒｉｖｅｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，

　　　　　　　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，　２０００，１　：　１２０－１２４．

＠＠［　１４］　　Ａｇｉｇｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．　Ａｇｉｌｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　Ｍｏｄｕｌａｒ　Ｓｏｌａｒ　

　　　　　　　Ａｒｒａｙ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ　Ｅ４３６０　Ｕｓｅｒｓ＇　Ｇｕｉｄｅ［Ｚ］．　２００８．

＠＠［１５］朱丽．一个光伏阵列模拟器的设计［Ｄ］．合肥：合肥工业大

　　　　学，２００７．

＠＠［１６］韩珏．太阳能电池阵列模拟器的研究与设计［Ｄ］．杭州：浙

　　　　江大学，２００６．

＠＠［１７］李欣．太阳能电池阵列模拟器的研究与设计［Ｄ］．杭州：浙

　　　　江大学，２００６．

＠＠［１８］谢文涛．新型光伏阵列模拟器的研究与设计［Ｄ］．杭州：浙

　　　　江大学，２００７．

＠＠［１９］杜珂．基于ＤＳＰ的光伏电池数字模拟系统研究［Ｄ］．武　　　　汉：华中科技大学，２００６．

＠＠［２０］刘万明．数字式光伏电池阵列模拟器的研究［Ｄ］．成都：电

　　　　子科技大学，２００９．

＠＠［２１］韩朋乐．数字式光伏电池阵列模拟器的研究与设计［Ｄ］．

　　　　成都：电子科技大学，２００９．

＠＠［２２］郑鹤玲．基于ＲＴ　－　ＬＡＢ的光伏发电实时仿真系统研究

［Ｄ］．北京：北京交通大学，２０１０．

＠＠［２３］　　Ｋｏｒａｎ　Ａ，Ｓａｎｏ　Ｋ．　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ　ｗｉｔｈ　

　　　　　　　ａ　Ｎｏｖｅｌ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ａｎｄ　Ｔｗｏ－ｓｔａｇｅ　ＬＣ　　　　　　　　Ｏｕｔｐｕｔ　Ｆｉｌｔｅｒ［Ｃ］　／／　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　Ｃｏｎｇｒｅｓｓ　ａｎｄ　Ｅｘｐｏ

　　　　　　　ｓｉｔｉｏｎ，　２００９，１　：　３１９－３２６．

＠＠［２４］　　Ｏｌｌｉｌａ　Ｊ．　Ａ　Ｍｅｄｉｕｍ　Ｐｏｗｅｒ　ＰＶ－ａｒｒａｙ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ　ｗｉｔｈ　ａ　Ｒｏ　　　　　　　ｂｕｓｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｔｒａｔｅｇｙ［Ｃ］　／／ｉｎ　Ｐｒｏｃ．　ＩＥＥＥ　Ｃｏｎｆ．　Ｃｏｎｔｒｏｌ　

　　　　　　　Ａｐｐｌ．　，１９９５，１：４０－４５．

＠＠［２５］　　Ｎａｇａｙｏｓｈｉ　Ｈ，Ｏｒｉｏ　Ｓ，Ｋｏｎｏ　Ｙ．　Ｎｏｖｅｒ　ＰＶ　Ａｒｒａｙ／Ｍｏｄｕｌｅ　Ｉ－Ｖ　　　　　　　　Ｃｕｒｖｅ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ　Ｃｉｒｃｕｉｔ［Ｃ］／／ｉｎ　Ｐｒｏｃ．　ＩＥＥＥ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　

　　　　　　　Ｓｐｅｃ．　Ｃｏｎｆ．　，　２００２，１　：　１５３５－１５３８．

＠＠［２６］　　Ｎａｇａｙｏｓｈｉ　Ｈ，Ｏｒｉｏ　Ｓ，Ｋｏｎｏ　Ｙ．　Ｐａｒｔｉａｌ　Ｓｈａｄｉｎｇ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｅｍｕｌａ　　　　　　　ｔｉｏｎ　Ｕｓｉｎｇ　Ｍｕｌｔｉ　Ｓｍａｌｌ　Ｓｃａｌｅ　Ｍｏｄｕｌｅ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ　Ｕｎｉｔｓ［Ｃ］　／／

　　　　　　　ＩＥＥＥ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｐｅｃ．　Ｃｏｎｆ．　，２００５，１：１７１０－１７１３．

＠＠［２７］　　Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ　Ｓ，Ｌｅｅ　Ｃ，Ｈｕｒｌｅｙ　Ｗ．　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｈａｒ　　　　　　　ｍｏｎｉｃ　Ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｏｆ　ａ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｔｈ　ａ　Ｓｏｌａｒ　Ｅｍ　　　　　　　ｕｌａｔｏｒ［Ｃ］／／Ｉｎ　Ｐｒｏｃ．　Ｅｕｒ．　Ｃｏｎｆ．　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．　Ａｐｐｌ．　，

　　　　　　　２００５，８：１－８．

＠＠［２８］李谦，李永东，王奎，等．太阳能电池阵列模拟器的设计和

　　　　实现［　Ｊ］．电气传动，２００８，３８（５）：８－１４．

＠＠［２９］　Ｐａｒｋ　Ｍ，Ｙｕ　Ｉ．　Ａ　Ｎｏｖｅｌ　Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　　　　　　　　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｕｓｉｎｇ　ＲＴＤＳ［Ｊ］．　ＩＥＥＥ　

　　　　　　　Ｔｒａｎｓ．　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏｎｖｅｒｓ，２００４，１９（１）　：　１６４－１６９．

＠＠［３０］　Ｌｉ　Ｙ，Ｌｅｅ　Ｔ，Ｐｅｎｇ　Ｆ．　Ａ　Ｂｙｈｒｉｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｆｏｒ　Ｐｈｏｔｏ　　　　　　　ｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ［Ｃ］／／　Ｉｎ　Ｐｒｏｃ．　ＩＥＥＥ　ＡＰＥＣ　Ｃｏｎｆ．　，　２００９，

　　　　　　　１：８９９－９３３．

＠＠［３１］　Ｋｏｕｔｒｏｕｌｉｓ　Ｅ，Ｋａｌａｉｔｚａｋｉｓ　Ｋ，Ｔｚｉｔｉｌｏｎｉｓ　Ｖ．　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　

　　　　　　　ａｎ　ＦＰＧＡ－ｂａｓｅｄ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏ　　　　　　　ｖｏｌｔａｉｃ　Ｍｏｄｕｌｅｓ［Ｃ］　／／　Ｉｎ　Ｐｒｏｃ．　ＩＥＥＥ　ＲＳＰ　Ｃｏｎｆ．　，　２００６，１：　

　　　　　　　２００－２０８．

＠＠［３２］　Ｋｈｏｕｚａｍ　Ｋ，Ｌｙ　Ｃ，Ｋｏｈ　Ｃ．　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　Ｍｏｄ

　　　　　　　ｅｌｉｎｇ　ｏｆ　Ｓｐａｃｅ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｃ］　／／　ＩＥＥＥ　ＷＣＰＥＣ　

　　　　　　　Ｃｏｎｆ．　，　１９９４，２：２０３８－２０４１．

＠＠［３３］　Ｖａｃｈｔｓｅｖａｎｏｓ　Ｇ，Ｋａｌａｉｔｚａｋｉｓ　Ｋ．　Ａ　Ｈｙｂｒｉｄ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｉｍｕｌａ　　　　　　　ｔｏｒ　ｆｏｒ　Ｕｔｉｌｉｔｙ　Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　Ｓｔｕｄｉｅｓ　［Ｊ］．　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．　Ｅｎｅｒｙ　

　　　　　　　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，　１９８７，２　：　２２７　－　２３１．

＠＠［３４］　　Ｒａｕｓｃｈｅｎｂａｃｈ　Ｈ　Ｓ．　　Ｓｏｌａｒ　Ｃｅｌｌ　Ａｒｒａｙ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｈａｎｄｂｏｏｋ　

　　　　　　　　［Ｍ］．　Ｌｉｔｔｏｎ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｉｎｃ，　ＵＳＡ，　１９８０．

＠＠［３５］赵福鑫，魏彦章．太阳电池及其应用［Ｍ］．北京：国防工业

　　　　出版社，１９８５．

＠＠［３６］苏建徽，余世杰，赵为，等．硅太阳能电池工程用数学模型

　　　　［Ｊ］．太阳能学报，２００１（２２）：４０９－４１２．

＠＠［３７］　Ｂｒｉｔｔｏｎ，Ｌｕｎｓｃｈｅｒ，Ｔａｎｊｕ．　Ａ　９　ｋＷ　Ｈｉｇｈ－ｐｅｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｓｏｌａｒ　　　　　　　　Ａｒｒａｙ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｓｐａｃｅ　

　　　　　　　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，　１９９３，２１（２）　：４０９－４１２．

＠＠［３８］　　Ｍａｓｏｕｍ　Ｍ　Ａ　Ｓ，Ｄｅｈｂｏｎｅｉ　Ｈ，Ｆｕｃｈｓ　Ｅ　Ｆ．　Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ａｎｄ　　　　　　　　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ａｎａｌｙｓｅｓ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　ｗｉｔｈ　Ｖｏｌｔ

　　　　　　　ａｇｅ　ａｎｄ　Ｃｕｒｒｅｎｔ－ｂａｓｅｄ　Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｐｏｗｅｒ－ｐｏｉｎｔ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ　　　　　　　　［Ｊ］．　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，　２００２，　１７

　　　　　　　（４）：５１４－５２２．

＠＠［３９］　　Ｅｒｉｃｋｓｏｎ，Ｒｏｂｅｒｔ　Ｗ．　Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，

　　　　　　　Ｓｅｃｏｎｄ　Ｅｄｉｔｉｏｎ　［Ｍ］．　Ｋｌｕｗｅｒ　Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｕｂｉｓｈｅｒｓ，　ＵＳＡ，

　　　　　　　２０００．

２０１０－１２－０３

２０１１－０５－２１