本發(fā)明涉及一種電流源，尤其涉及一種線性功率級(jí)的多路并聯(lián)型壓控電流源，并涉及通過(guò)該線性功率級(jí)的多路并聯(lián)型壓控電流源實(shí)現(xiàn)輸出的太陽(yáng)能陣列模擬器。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能陣列模擬器一般分為三個(gè)基本環(huán)節(jié)：功率級(jí)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)以及基準(zhǔn)發(fā)生技術(shù)，而功率級(jí)設(shè)計(jì)架構(gòu)主要分為兩種構(gòu)架，分別為線性功率級(jí)架構(gòu)和開關(guān)功率級(jí)架構(gòu)。在中小功率等級(jí)條件下，一般采用線性功率級(jí)架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，線性功率級(jí)實(shí)現(xiàn)方案即為采用功率晶體管，控制其工作于線性可變電阻區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)恒流輸出的特性；并且采用多路線性電流源并聯(lián)的方式以提高其處理功率的能力，其處理功率的能力取決于熱控設(shè)計(jì)，采用線性功率級(jí)架構(gòu)方案的太陽(yáng)陣模擬器電源輸出質(zhì)量高，動(dòng)態(tài)性能優(yōu)良，主要適用于航天，軍事等對(duì)太陽(yáng)陣模擬器測(cè)試設(shè)備動(dòng)態(tài)性能要求較高的場(chǎng)合。

在大功率的應(yīng)用場(chǎng)合一般采用開關(guān)功率級(jí)方案，開關(guān)型pv源模擬器為了實(shí)現(xiàn)i-v功率曲線輸出功能，需要工作于降壓模式，不同的開關(guān)功率級(jí)光伏源模擬器開關(guān)型拓?fù)淇梢允菃蜗郿c-dcbuck變換器，三相ac-dc電壓源以及電流源整流器，半橋和全橋dc-dc變換器，以及l(fā)lc諧振dc-dc變換器，還有其他功率級(jí)拓?fù)淙鐜щ娏鏖T限的直流可編程功率電源，帶可變電阻器的直流功率電源或是可控開關(guān)電阻以及有源功率負(fù)載。采用開關(guān)方案作為太陽(yáng)陣模擬器功率級(jí)實(shí)現(xiàn)構(gòu)架可以處理較高的功率，適用于一般光伏工業(yè)測(cè)試場(chǎng)合以及對(duì)太陽(yáng)陣模擬器動(dòng)態(tài)性能要求不高的場(chǎng)合。

采用線性功率級(jí)方案的太陽(yáng)陣模擬器，一般采用線性電流型輸出，并采用多路線性壓控電流源進(jìn)行并聯(lián)來(lái)提高功率處理能力。但是，由于受到體積和空間物理大小的限制，可完成的并聯(lián)路數(shù)有限，輸出功率一般較小，適用于動(dòng)態(tài)特性要求較高并且輸出模擬i-v精度教導(dǎo)的中小功率場(chǎng)合。

因此，總結(jié)以上實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)陣模擬器的兩種實(shí)現(xiàn)構(gòu)架方案，線性功率級(jí)方案的太陽(yáng)陣模擬器具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)特性，模擬器輸出的電壓電流模擬精度較高，但是受到功率的限制，并且效率低，產(chǎn)生大量的熱，體積龐大，所以很難應(yīng)用于大功率場(chǎng)合。

而開關(guān)功率級(jí)方案雖然效率高，可實(shí)現(xiàn)大功率處理的能力，但是相對(duì)于線性功率級(jí)方案的輸出電壓電流紋波較大，供電質(zhì)量一般；并且動(dòng)態(tài)性能較差，不適用于大功率以及高動(dòng)態(tài)特性需求的場(chǎng)合。

但是針對(duì)航天和軍事等對(duì)測(cè)試電源的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和功率輸出精度要求較高的場(chǎng)合，開關(guān)型功率級(jí)方案一般無(wú)法滿足該指標(biāo)要求，一般會(huì)采用線性功率級(jí)方案。現(xiàn)存的線性功率級(jí)方案拓?fù)浜茈y做到較大功率的輸出能力，并且為了提高處理功率的能力，采用多路線性電流源進(jìn)行并聯(lián)的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是由于體積和空間物理距離的限制，一般的設(shè)計(jì)的線性功率級(jí)拓?fù)錈o(wú)法實(shí)現(xiàn)較多路數(shù)的并聯(lián)，以及沒有完整的線性電流源的晶體管選擇優(yōu)化方法，因此，無(wú)法滿足實(shí)際的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是需要提供一種有利于實(shí)現(xiàn)多路并聯(lián)，并提高太陽(yáng)能陣列模擬器的高動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的線性功率級(jí)的多路并聯(lián)型壓控電流源，并涉及通過(guò)該線性功率級(jí)的多路并聯(lián)型壓控電流源實(shí)現(xiàn)輸出的太陽(yáng)能陣列模擬器。

對(duì)此，本發(fā)明提供一種線性功率級(jí)的多路并聯(lián)型壓控電流源，包括：

補(bǔ)償級(jí)電路，通過(guò)運(yùn)算放大處理實(shí)現(xiàn)相位補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化處理；

驅(qū)動(dòng)級(jí)電路，與所述補(bǔ)償級(jí)電路相連接，所述驅(qū)動(dòng)級(jí)電路用于實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，并控制所述多路并聯(lián)型壓控電流源的并聯(lián)路數(shù)；

線性功率級(jí)電路，與所述驅(qū)動(dòng)級(jí)電路相連接；

差分電流采樣電路，分別與所述補(bǔ)償級(jí)電路和線性功率級(jí)電路相連接。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述補(bǔ)償級(jí)電路包括運(yùn)算放大器opa2、電阻rc1、電容cc1、電阻rc2、電容cc2、電阻rc3和電容cc3，所述運(yùn)算放大器opa2的同相輸入端分別與所述電阻rc3的一端和電容cc3的一端相連接，所述電阻rc3的另一端至控制電壓端，所述電容cc3的另一端接地；所述運(yùn)算放大器opa2的反相輸入端分別與所述電阻rc2的一端、電容cc1的一端和電阻rc1的一端相連接，所述電阻rc2的另一端通過(guò)電容cc2連接至所述運(yùn)算放大器opa2的輸出端，所述電容cc1的另一端與運(yùn)算放大器opa2的輸出端相連接，所述電阻rc1的另一端連接至所述差分電流采樣電路。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述驅(qū)動(dòng)級(jí)電路包括驅(qū)動(dòng)單元和分壓?jiǎn)卧?，所述補(bǔ)償級(jí)電路的輸出端通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)單元連接至所述分壓?jiǎn)卧龇謮簡(jiǎn)卧B接至所述線性功率級(jí)電路。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述驅(qū)動(dòng)單元包括電阻rd1、電阻rd2、電阻rd3、場(chǎng)效應(yīng)管t1和三極管t2，所述電阻rd1的一端與所述補(bǔ)償級(jí)電路的輸出端相連接，所述電阻rd1的另一端分別與所述場(chǎng)效應(yīng)管t1的柵極和電阻rd2的一端相連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管t1的源極、電阻rd2的另一端和電阻rd3的一端均連接至所述三極管t2的基極，所述場(chǎng)效應(yīng)管t1的漏極和三極管t2的集電極均連接至輔助電壓端，所述三極管t2的發(fā)射極連接至所述分壓?jiǎn)卧?/p>

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述分壓?jiǎn)卧娮鑢d4和電阻rd5，所述電阻rd4的一端連接至三極管t2的發(fā)射極，所述電阻rd4的另一端分別與所述電阻rd5的一端和線性功率級(jí)電路的輸入端相連接，所述電阻rd5的另一端接地。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述線性功率級(jí)電路包括功率晶體管m、電阻rp1、電阻rp2、電阻rload和電流采樣電阻rs，所述電阻rp1的一端與所述驅(qū)動(dòng)級(jí)電路的輸出端相連接，所述電阻rp1的另一端分別與所述功率晶體管m的柵極和電阻rp2的一端相連接，所述功率晶體管m的源極分別與所述電阻rp2的另一端和電流采樣電阻rs的一端相連接，所述電流采樣電阻rs的另一端接地，所述功率晶體管m的漏極通過(guò)電阻rload連接至總線電壓端。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述差分電流采樣電路包括運(yùn)算放大器和差分電阻器單元，所述運(yùn)算放大器通過(guò)差分電阻器單元分別連接至所述補(bǔ)償級(jí)電路和線性功率級(jí)電路。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述差分電流采樣電路的運(yùn)算放大器為運(yùn)算放大器opa1，所述差分電阻器單元包括電阻rf1、電阻rf2、電阻rf3和電阻rf4，所述運(yùn)算放大器opa1的同相輸入端分別與所述電阻rf1的一端和電阻rf2的一端相連接，所述電阻rf2的另一端接地，所述運(yùn)算放大器opa1的反相輸入端分別與所述電阻rf3的一端和電阻rf4的一端相連接，所述電阻rf3的另一端連接至所述電流采樣電阻rs的接地端，所述電阻rf1的另一端連接至所述電流采樣電阻rs的另一端，所述電阻rf4的另一端和運(yùn)算放大器opa1的輸出端均連接至所述補(bǔ)償級(jí)電路。

本發(fā)明還提供一種太陽(yáng)能陣列模擬器，所述太陽(yáng)能陣列模擬器包括數(shù)字控制器單元、線性功率級(jí)單元和輸出電壓采樣單元，所述線性功率級(jí)單元包括n路相互并聯(lián)的如上所述的多路并聯(lián)型壓控電流源，所述數(shù)字控制器單元分別與所述線性功率級(jí)單元和輸出電壓采樣單元相連接，所述線性功率級(jí)單元與所述輸出電壓采樣單元相連接；其中，并聯(lián)路數(shù)n為自然數(shù)。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述數(shù)字控制器單元包括高速數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換單元以及高速fpga單元，所述輸出電壓采樣單元輸入端分別與所述線性功率級(jí)單元和正母線相連接，所述輸出電壓采樣單元的輸出端通過(guò)所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換單元連接至所述高速fpga單元，所述高速fpga單元通過(guò)所述高速數(shù)模轉(zhuǎn)換單元連接至所述線性功率級(jí)單元中的每一個(gè)多路并聯(lián)型壓控電流源，所述線性功率級(jí)單元與負(fù)母線相連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：有利于實(shí)現(xiàn)所述多路并聯(lián)型壓控電流源的多路并聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)的并聯(lián)路數(shù)n≥20，并且能夠應(yīng)用于高動(dòng)態(tài)響應(yīng)需求的太陽(yáng)能陣列模擬器中，有利于提高太陽(yáng)能陣列模擬器的功率處理能力；所述太陽(yáng)能陣列模擬器通過(guò)采用所述多路并聯(lián)型壓控電流源能夠?qū)崿F(xiàn)功率級(jí)發(fā)熱源與信號(hào)控制單元很好的分離開來(lái)，即兩部分電路可以存在長(zhǎng)的物理距離而不至于工作不穩(wěn)定，并且發(fā)熱源遠(yuǎn)離控制電路進(jìn)而能夠有利于控制電路的穩(wěn)定工作，不會(huì)因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境溫度過(guò)高而影響其期望工作特性。本發(fā)明所述太陽(yáng)能陣列模擬器采用高帶寬的線性功率級(jí)單元和高速的數(shù)字控制器單元，不僅具備超高的動(dòng)態(tài)性能，而且輸出的功率電流無(wú)紋波，對(duì)功率i-v曲線模擬精度高。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的電路原理示意圖；

圖2是本發(fā)明一種實(shí)施例的工作原理曲線示意圖；

圖3是本發(fā)明另一種實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明另一種實(shí)施例的輸出特性曲線示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較優(yōu)的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1：

如圖1所示，本例提供一種線性功率級(jí)的多路并聯(lián)型壓控電流源，包括：

補(bǔ)償級(jí)電路1，通過(guò)運(yùn)算放大處理實(shí)現(xiàn)相位補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化處理；

驅(qū)動(dòng)級(jí)電路2，與所述補(bǔ)償級(jí)電路1相連接，所述驅(qū)動(dòng)級(jí)電路2用于實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，并控制所述多路并聯(lián)型壓控電流源的并聯(lián)路數(shù)；

線性功率級(jí)電路3，與所述驅(qū)動(dòng)級(jí)電路2相連接；

差分電流采樣電路4，分別與所述補(bǔ)償級(jí)電路1和線性功率級(jí)電路3相連接。

本例可應(yīng)用在新能源、逆變器電源測(cè)試以及航天器電源測(cè)試等系統(tǒng)中，采用了新型的線性功率級(jí)拓?fù)?給出優(yōu)化線性功率晶體管的方法,實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能陣列模擬器的高動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。

如圖1所示，本例所述補(bǔ)償級(jí)電路1包括運(yùn)算放大器opa2、電阻rc1、電容cc1、電阻rc2、電容cc2、電阻rc3和電容cc3，所述運(yùn)算放大器opa2的同相輸入端分別與所述電阻rc3的一端和電容cc3的一端相連接，所述電阻rc3的另一端至控制電壓端，所述電容cc3的另一端接地；所述運(yùn)算放大器opa2的反相輸入端分別與所述電阻rc2的一端、電容cc1的一端和電阻rc1的一端相連接，所述電阻rc2的另一端通過(guò)電容cc2連接至所述運(yùn)算放大器opa2的輸出端，所述電容cc1的另一端與運(yùn)算放大器opa2的輸出端相連接，所述電阻rc1的另一端連接至所述差分電流采樣電路4。

本例所述補(bǔ)償級(jí)電路1是為解決線性電流源在實(shí)現(xiàn)多路并聯(lián)的條件下的由于空間距離的寄生參數(shù)以及功率晶體管的寄生參數(shù)引入的額外的極點(diǎn)，進(jìn)而造成相角下降過(guò)多所導(dǎo)致的環(huán)路不穩(wěn)定的問(wèn)題，本例所述補(bǔ)償級(jí)電路1能夠進(jìn)行相位補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)性能的優(yōu)化。

如圖1所示，本例所述驅(qū)動(dòng)級(jí)電路2包括驅(qū)動(dòng)單元和分壓?jiǎn)卧?，所述補(bǔ)償級(jí)電路1的輸出端通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)單元連接至所述分壓?jiǎn)卧龇謮簡(jiǎn)卧B接至所述線性功率級(jí)電路3。

具體的，所述驅(qū)動(dòng)單元包括電阻rd1、電阻rd2、電阻rd3、場(chǎng)效應(yīng)管t1和三極管t2，所述電阻rd1的一端與所述補(bǔ)償級(jí)電路1的輸出端相連接，所述電阻rd1的另一端分別與所述場(chǎng)效應(yīng)管t1的柵極和電阻rd2的一端相連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管t1的源極、電阻rd2的另一端和電阻rd3的一端均連接至所述三極管t2的基極，所述場(chǎng)效應(yīng)管t1的漏極和三極管t2的集電極均連接至輔助電壓端vaux，所述三極管t2的發(fā)射極連接至所述分壓?jiǎn)卧?/p>

所述分壓?jiǎn)卧娮鑢d4和電阻rd5，所述電阻rd4的一端連接至三極管t2的發(fā)射極，所述電阻rd4的另一端分別與所述電阻rd5的一端和線性功率級(jí)電路3的輸入端相連接，所述電阻rd5的另一端接地。

本例所述驅(qū)動(dòng)級(jí)電路2的設(shè)計(jì)是為了提高所述多路并聯(lián)型壓控電流源的并聯(lián)路數(shù)，并且增加對(duì)功率晶體管的驅(qū)動(dòng)能力。其中，所述場(chǎng)效應(yīng)管t1為n溝道信號(hào)mosfet管，所述三極管t2為pnp三極管；所述電阻rd4和電阻rd5之間的分壓作用，限制了送入場(chǎng)效應(yīng)管t1的驅(qū)動(dòng)電壓，從而可以有效的而進(jìn)行電流限制，起到限流保護(hù)的作用。并且電阻rd5在實(shí)際電路板的空間物理位置是貼近場(chǎng)效應(yīng)管t1的柵極和采樣電阻rs位置，屬于電流型驅(qū)動(dòng)級(jí)，這樣有利于信號(hào)控制電路部分電路與發(fā)熱源的功率級(jí)電路部分分開，進(jìn)而不會(huì)因?yàn)槲锢砭嚯x過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致的電流振蕩問(wèn)題，有利于提高所述多路并聯(lián)型壓控電流源的并聯(lián)路數(shù)。

如圖1所示，本例所述線性功率級(jí)電路3包括功率晶體管m、電阻rp1、電阻rp2、電阻rload和電流采樣電阻rs，所述電阻rp1的一端與所述驅(qū)動(dòng)級(jí)電路2的輸出端相連接，所述電阻rp1的另一端分別與所述功率晶體管m的柵極和電阻rp2的一端相連接，所述功率晶體管m的源極分別與所述電阻rp2的另一端和電流采樣電阻rs的一端相連接，所述電流采樣電阻rs的另一端接地，所述功率晶體管m的漏極通過(guò)電阻rload連接至總線電壓端ubus。

本例所述功率晶體管m為n溝道功率mosfet管，需要選用動(dòng)態(tài)寄生參數(shù)較小的，散熱參數(shù)優(yōu)良的，并且熱穩(wěn)定性較好的晶體管充當(dāng)，例如熱穩(wěn)定優(yōu)良的sic型mosfet和gan型mosfet，適合充當(dāng)線性功率管，其所需要考量的功率晶體管的動(dòng)態(tài)性能參數(shù)如表1所示，表1中以sic型n溝道m(xù)osfet型號(hào)為c2m0080120d參數(shù)為例。電阻rp1和電阻rp2是用來(lái)對(duì)管子的寄生電容參數(shù)的充放電進(jìn)行限流和放電，電流采樣電阻rs需要選用高精度以及溫漂系數(shù)小的電阻。

表1實(shí)現(xiàn)多路并聯(lián)型壓控電流源高動(dòng)態(tài)性能的功率晶體管優(yōu)化參數(shù)考量

其中；gfs為功率mosfet的正向跨導(dǎo)；ciss為輸入電容；crss為反向傳輸電容；coss為輸出電容；package為封裝類型；rθjc為結(jié)到封裝殼的熱阻；rθja為結(jié)到空氣的熱阻；多路并聯(lián)型壓控電流源對(duì)gfs優(yōu)化方案需參考數(shù)據(jù)手冊(cè)中的傳輸特性曲線；rθjc結(jié)到管殼的熱值參數(shù)；rθja結(jié)到環(huán)境的熱值參數(shù)。

如圖1所示，本例所述差分電流采樣電路4包括運(yùn)算放大器和差分電阻器單元，所述運(yùn)算放大器通過(guò)差分電阻器單元分別連接至所述補(bǔ)償級(jí)電路1和線性功率級(jí)電路3。

具體的，所述差分電流采樣電路4的運(yùn)算放大器為運(yùn)算放大器opa1，所述差分電阻器單元包括電阻rf1、電阻rf2、電阻rf3和電阻rf4，所述運(yùn)算放大器opa1的同相輸入端分別與所述電阻rf1的一端和電阻rf2的一端相連接，所述電阻rf2的另一端接地，所述運(yùn)算放大器opa1的反相輸入端分別與所述電阻rf3的一端和電阻rf4的一端相連接，所述電阻rf3的另一端連接至所述電流采樣電阻rs的接地端，所述電阻rf1的另一端連接至所述電流采樣電阻rs的另一端，所述電阻rf4的另一端和運(yùn)算放大器opa1的輸出端均連接至所述補(bǔ)償級(jí)電路1。

在太陽(yáng)能陣列模擬器中，信號(hào)控制電路與功率級(jí)電路之間的物理距離過(guò)長(zhǎng)，采用本例所述差分電流采樣電路4有利于將線路中的無(wú)用工模信號(hào)差分，提取有用的電流信號(hào)，送入閉環(huán)補(bǔ)償電路。該差分電流采樣電路4電路的設(shè)計(jì)有利于所述多路并聯(lián)型壓控電流源的多路并聯(lián)功能的實(shí)現(xiàn)。

該多路并聯(lián)型壓控電流源的理想工作數(shù)學(xué)方程表達(dá)式為其中，uiref為多路并聯(lián)型壓控電流源的控制電壓，與功率電路的電流ipath成比例關(guān)系。其穩(wěn)態(tài)工作曲線如圖2所示，其中#1為給定基準(zhǔn)電壓uiref隨時(shí)間的變化曲線，#2為輸出電流ipath隨時(shí)間的變化曲線。其中ipath隨著uiref變化而變化，并且圖2中工作點(diǎn)a和工作點(diǎn)b的基準(zhǔn)電壓和輸出電流比例關(guān)系一致。同時(shí)uiref與ipath的同步性要要優(yōu)良，即ipath可以無(wú)時(shí)間相位延時(shí)地跟蹤uiref的變化而變化。圖2中，uiref_a為圖2中標(biāo)注的工作點(diǎn)a對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓值，uiref_b為圖2中標(biāo)注的工作點(diǎn)b對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓值，ipath_a為圖2中標(biāo)注的工作點(diǎn)a對(duì)應(yīng)的電流源輸出電流值，ipath_b為圖2中標(biāo)注的工作點(diǎn)a對(duì)應(yīng)的電流源輸出電流值。

實(shí)施例2：

如圖3所示，本例還提供一種太陽(yáng)能陣列模擬器，所述太陽(yáng)能陣列模擬器包括數(shù)字控制器單元、線性功率級(jí)單元和輸出電壓采樣單元，所述線性功率級(jí)單元包括n路相互并聯(lián)的如實(shí)施例1所述的多路并聯(lián)型壓控電流源，所述數(shù)字控制器單元分別與所述線性功率級(jí)單元和輸出電壓采樣單元相連接，所述線性功率級(jí)單元與所述輸出電壓采樣單元相連接；其中，并聯(lián)路數(shù)n為自然數(shù)。

即，本例采用實(shí)施例1所述的多路并聯(lián)型壓控電流源實(shí)現(xiàn)多路并聯(lián)以完成太陽(yáng)能陣列模擬器的輸出功能，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。本例所述太陽(yáng)能陣列模擬器簡(jiǎn)稱太陽(yáng)陣模擬器，即solararraysimulator。

如圖3所示，本例所述數(shù)字控制器單元包括高速數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換單元以及高速fpga單元，所述輸出電壓采樣單元輸入端分別與所述線性功率級(jí)單元和正母線相連接，所述輸出電壓采樣單元的輸出端通過(guò)所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換單元連接至所述高速fpga單元，所述高速fpga單元通過(guò)所述高速數(shù)模轉(zhuǎn)換單元連接至所述線性功率級(jí)單元中的每一個(gè)多路并聯(lián)型壓控電流源，所述線性功率級(jí)單元與負(fù)母線相連接。

本例所述線性功率級(jí)單元是由n路相互并聯(lián)的如實(shí)施例1所述的多路并聯(lián)型壓控電流源構(gòu)成，并聯(lián)路數(shù)n≥20，所述多路并聯(lián)型壓控電流源的并聯(lián)路數(shù)n不僅不會(huì)影響整個(gè)功率級(jí)的帶寬，而且可以大大增加線性功率級(jí)的功率處理能力，可以實(shí)現(xiàn)在大功率輸出條件下的高動(dòng)態(tài)特性。其中n路所述多路并聯(lián)型壓控電流源的基準(zhǔn)為公共基準(zhǔn)uiref，基準(zhǔn)電壓與總電流的數(shù)學(xué)關(guān)系如式所示。

本例所述數(shù)字控制器單元包括高速數(shù)模轉(zhuǎn)換單元(dac)、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換單元(adc)以及高速fpga單元，用于減小數(shù)字延時(shí)對(duì)整個(gè)太陽(yáng)能陣列模擬器所在系統(tǒng)的環(huán)路影響。高速fpga單元通過(guò)差分采樣電路給出的模擬器輸出端電壓采用國(guó)內(nèi)信號(hào)，進(jìn)行i-v表格查表，給出當(dāng)前工作時(shí)刻需要的電流輸出基準(zhǔn)值，并通過(guò)高速數(shù)模轉(zhuǎn)換單元(dac)轉(zhuǎn)換為模擬基準(zhǔn)電壓送入所述線性功率級(jí)單元。本例所述太陽(yáng)能陣列模擬器的工作基準(zhǔn)i-v曲線和輸出接口對(duì)外輸出的功率i-v曲線如圖4所示。

圖4中，#3為所述太陽(yáng)能陣列模擬器輸出端采樣電壓usas_sa與高速數(shù)模轉(zhuǎn)換單元(dac)給出的基準(zhǔn)電壓uiref之間的關(guān)系，得到的所述太陽(yáng)能陣列模擬器輸出功率i-v曲線為#4所示，所述太陽(yáng)能陣列模擬器根據(jù)輸出電壓usas輸出可控的功率電流isas。通過(guò)采用高帶寬的多路并聯(lián)型壓控電流源(實(shí)施例1)和高速fpga單元所在的數(shù)字控制器單元，可以實(shí)現(xiàn)所述太陽(yáng)能陣列模擬器輸出的高動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，可以快速反應(yīng)輸出端分流切載條件下的i-v曲線上的工作點(diǎn)切換。圖4中，uisc_ref為電流源輸出設(shè)定的短路電流所對(duì)應(yīng)的控制電壓基準(zhǔn)值，isc為電流源輸出設(shè)定的短路電流，uoc_sa為太陽(yáng)陣模擬器輸出開路電壓時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出端電壓采樣值，uoc為太陽(yáng)陣模擬器輸出開路電壓。

綜上，本例在提供了一種線性功率級(jí)的多路并聯(lián)型壓控電流源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還根據(jù)線性的工作環(huán)境和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的指標(biāo)需求，給出了線性功率管設(shè)計(jì)選型所需要重點(diǎn)考量和優(yōu)化的參數(shù)；能夠有利于實(shí)現(xiàn)所述多路并聯(lián)型壓控電流源的多路并聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)的并聯(lián)路數(shù)n≥20，并且能夠應(yīng)用于高動(dòng)態(tài)響應(yīng)需求的太陽(yáng)能陣列模擬器中，有利于提高太陽(yáng)能陣列模擬器的功率處理能力；所述太陽(yáng)能陣列模擬器通過(guò)采用所述多路并聯(lián)型壓控電流源能夠?qū)崿F(xiàn)功率級(jí)發(fā)熱源與信號(hào)控制單元很好的分離開來(lái)，即兩部分電路可以存在長(zhǎng)的物理距離而不至于工作不穩(wěn)定，并且發(fā)熱源遠(yuǎn)離控制電路進(jìn)而能夠有利于控制電路的穩(wěn)定工作，不會(huì)因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境溫度過(guò)高而影響其期望工作特性。本發(fā)明所述太陽(yáng)能陣列模擬器采用高帶寬的線性功率級(jí)單元和高速的數(shù)字控制器單元，不僅具備超高的動(dòng)態(tài)性能，而且輸出的功率電流無(wú)紋波，對(duì)功率i-v曲線模擬精度高。

同時(shí)，本例分析了適用于線性功率場(chǎng)合的晶體管優(yōu)化方法，得出所用功率晶體管需要是大散熱面、低熱阻參數(shù)、低交流動(dòng)態(tài)寄生參數(shù)以及晶體管材質(zhì)選擇的結(jié)論。針對(duì)該實(shí)施例1的線性拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)的太陽(yáng)能陣列模擬器，通過(guò)離線設(shè)定好直流母線輸出電壓ubus等于用戶設(shè)定的開路電壓uoc再加上一個(gè)偏置量電壓δu(ubus＝uoc+δu)；所述太陽(yáng)能陣列模擬器進(jìn)入工作狀態(tài)后，母線電壓保持不變，采用高速的數(shù)字控制器單元，通過(guò)查表的方法，高速更新給定基準(zhǔn)電壓值，使得電壓控制的線性電流源快速改變輸出電流值，實(shí)現(xiàn)模擬輸出功率i-v曲線條件下的高動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。本例所述太陽(yáng)能陣列模擬器的實(shí)現(xiàn)方案能夠使得太陽(yáng)能陣列模擬器具備線性電流源的高動(dòng)態(tài)特性和高質(zhì)量的電流輸出，可適用于中大功率以及高動(dòng)態(tài)響應(yīng)電源需求的測(cè)試場(chǎng)合。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。