太阳能作为一种新型的可再生资源受到越来越广泛的重视,但在光伏系统的研发过程中,太阳能电池阵列由于实验受到日照强度、环境温度的影响,导致实验成本过高,研发周期变长。光伏电池阵列模拟器可以大大缩短光伏系统的研究周期,提高研究效率及研究结果的可信性。本文首先介绍了太阳能的开发和利用,简单介绍了光伏系统及光伏阵列,并在此基础上介绍了课题研究的背景意义以及国内外的研究现状。随后详细介绍了太阳能电池的工作原理,给出了其等效电路模型,分析了光伏阵列的I-V ,P-V输出特性,及外界因素对输出特性的影响,建立了数学模型,为之后模拟器的研究奠定了基础。随后,根据太阳能电池阵列模拟器对硬件电路的要求,本文选择了半桥变换器作为主电路拓扑,并对其工作原理进行了详细的分析,同时详细介绍了信号采样电路和隔离驱动电路的设计。并着重分析了IGBT的驱动保护技术。在控制算法部分,本文选用美国TI公司的TMS320F2812 DSP作为模拟器控制电路的主控制器。分析了该DSP的性能特点和优势,并介绍了通过该DSP的外设单元实现模数转换、PWM波形生成等检测和控制功能的硬件实现方式。本文还对数字PID控制在数字式光伏电池阵列模拟器中的应用进行了研究。本文最后给出了在闭环下,系统工作在不同静态工作点和动态工作点的输出波形。实验证明该模拟器的静态工作点与所模拟的太阳能电池的输出特性相吻合,并能够动态模拟负载变化的工作情况。所设计的模拟器能够模拟的电池板特性是:最大开路电压90V,最大短路电流3.5A,最大输出功率240W。与光伏逆变系统相连后,逆变系统能够执行最大功率点跟踪算法,找到并稳定在所模拟的电池板的最大功率点上,从而证明了本文设计的模拟器能够用于光伏发电系统实验,为光伏发电设备提供了全天候的试验平台。