太阳能电池模拟器的研究与设计

【摘要】：用太阳能电池模拟器代替真实的太阳能电池，能大大地降低太阳能系统的研究成本，缩短研究周期，提高研究效率。因此，太阳能电池模拟器的研究成为了江南体育在线直播观看 发电与应用领域的重要研究内容。 本文首先介绍了太阳能电池的工作原理，基于太阳能电池的等效电路和工程数学模型，建立了太阳能电池的仿真模型。对太阳能电池在标准测试条件和变环境条件的I-V、P-V特性曲线进行了大量的仿真，为模拟器系统的研究奠定了良好的基础。 对模拟器中常用的几种模拟算法的原理及其优缺点进行了分析。针对传统逐点逼近法在追踪速度、振荡范围等方面的不足，提出了一种变步长指令电压逐点逼近算法。该模拟算法利用模拟器负载电流与太阳能电池特性电流的差值控制BUCK开关的占空比，调节模拟器输出电压，使模拟器的工作点逐步逼近太阳能电池I-V曲线的参考工作点，实现对太阳能电池输出特性的模拟。 采用DSP作为模拟器的控制器，采用BUCK变换器为功率电路，设计与制作了一台太阳能电池模拟器样机。对BUCK变换器的工作原理、DSP芯片的A/D校正与保护做了详细阐述，完成了硬件电路设计与参数计算，给出了模拟器软件的设计方法和主要程序流程图。 为了检验算法的有效性，建立了Matlab仿真电路，搭建了模拟器样机实验平台。用仿真和模拟器样机的试验测试了算法的静态特性和负载、光照、温度突变时的动态特性，并与传统逐点逼近算法进行了对比实验。依据实验数据得到了被模拟的太阳能电池的I-V、P-V曲线，并对理论数据与实验数据进行了误差计算与分析。结果表明本文新算法能够快速准确地追踪参考工作点的变化，实现各种环境条件下太阳能电池特性曲线的完整模拟，且具有比传统逐点逼近算法更好的性能。 【关键词】：太阳能电池模拟器 I-V曲线 模拟算法 逐点逼近 BUCK电路 DSP
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 插图索引11-13
• 附表索引13-14
• 第1章 绪论14-21
• 1.1 太阳能利用的基本形式14-15
• 1.2 光伏发电的现状与发展前景15-16
• 1.2.1 光伏发电的国内外现状15-16
• 1.2.2 光伏发电的发展前景16
• 1.3 太阳能模拟器研究现状与前景16-18
• 1.3.1 太阳能模拟器研究背景16-17
• 1.3.2 太阳能模拟器的国内外现状17
• 1.3.3 太阳能模拟器的发展前景17-18
• 1.4 太阳能阵列模拟器18-19
• 1.4.1 模拟式太阳能电池阵列模拟器18-19
• 1.4.2 数字式太阳能电池阵列模拟器19
• 1.5 创新点与论文内容19-21
• 1.5.1 创新点19-20
• 1.5.2 论文的主要内容20-21
• 第2章 太阳能电池数学模型及仿真21-30
• 2.1 太阳能电池等效电路与输出 I-V 特性21-23
• 2.2 太阳能电池的数学模型23-25
• 2.3 太阳能电池输出特性仿真模型25-26
• 2.4 太阳能电池的仿真研究26-29
• 2.4.1 太阳能电池标准条件的输出特性仿真26-27
• 2.4.2 日照与温度对太阳能电池特性的影响27-29
• 2.5 本章总结29-30
• 第3章 太阳能电池模拟器原理与算法研究30-42
• 3.1 模拟器的系统结构及功能30-32
• 3.1.1 主电路30-31
• 3.1.2 控制电路31-32
• 3.2 太阳能电池模拟器参考工作点32
• 3.3 常用模拟器算法研究32-37
• 3.3.1 迭代算法32-33
• 3.3.2 弦截法33-35
• 3.3.3 四折线法35-36
• 3.3.4 传统逐点逼近算法36-37
• 3.4 变步长指令电压逐点逼近算法37-39
• 3.5 算法流程39-41
• 3.5.1 系统启动初始化设计40
• 3.5.2 使用电流判别阈值40
• 3.5.3 使用电压判别阈值40-41
• 3.6 本章总结41-42
• 第4章 模拟器软硬件研究与设计42-63
• 4.1 控制电路42-48
• 4.1.1 DSP 控制器模块42-47
• 4.1.2 信号检测模块47-48
• 4.2 主电路设计48-53
• 4.2.1 降压整流电路49
• 4.2.2 BUCK 变换器及其工作模式分析49-52
• 4.2.3 变换电路的参数设计52-53
• 4.3 隔离驱动电路模块53-54
• 4.4 保护电路模块54-56
• 4.5 模拟器工作电源设计56-57
• 4.6 软件系统设置57-61
• 4.6.1 主程序模块58-59
• 4.6.2 PWM 与 ADC 启动信号产生子程序59-60
• 4.6.3 A/D 转换中断服务子程序60
• 4.6.4 保护中断子程序60-61
• 4.7 本章总结61-63
• 第5章 实验研究与结果分析63-75
• 5.1 仿真与实验参数的设计63
• 5.2 模拟器仿真电路63-65
• 5.3 实验结果与分析65-69
• 5.3.1 静态性能仿真与实验65-66
• 5.3.2 动态性能仿真与实验66-69
• 5.4 算法对比实验69-71
• 5.5 实验结果分析71-74
• 5.6 本章总结74-75
• 结论75-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-82
• 附录 A (攻读学位期间发表的论文)82-83
• 附录 B (本模拟器系统实物图)83-84
• 附录 C (硬件电路原理图)84-86

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

再生能源系统中太阳能电池仿真器的研究    宋平岗

半刚性连接钢框架的内力计算    孙玉萍;马洪伟;冯东海;

三相光伏并网发电系统的建模与仿真    陶晓峰;谢君;

频移随机共振在信号检测中的应用    孙静静;

一种单输入/单输出的小脑模型神经网络研究    夏辉;金京犬;

100kW风光互补电站设计    杨帮宇;

光伏并网发电的最大功率点跟踪算法研究    王桂英;史金玲;纪飞;王欢;

非线性方程的一种区间迭代算法    胡煜寒,张大庆,孙家军

江南体育在线直播观看 模块电气特性的数学建模与仿真    戴训江;晁勤;

太阳电池的负载匹配理论与负载变换技术    王康模;陈长缨;于志刚;刘兴华;刘小冲;赵俊;

基于PSIM的光伏模块建模与电气特性仿真    刘俊杰;张新燕;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

卫星轨道积分算法性能分析    胡倩;曾大治;谢小刚;

基于数据挖掘技术的关口电能表检测数据分析统计平台设计    张建伟;曹敏;王昕;毕志周;

光伏发电最大功率跟踪控制方法的研究    李星辰;王琳;

基于PSIM9.0的单相光伏逆变系统的仿真研究    孙冰;白树忠;郑世松;

光伏并网给定电流幅值偏移的孤岛检测方法    郑世松;孙冰;王玉斌;

非线性悬架动力学方程的精细积分与特性研究    任传波;田象滔;

基于ICCG法的混凝土坝温度场仿真分析的浮动精度法    李洋波;黄达海;

高硅氧玻璃纤维复合材料车削力试验研究    张波;

含蓄电池储能的光伏并网发电系统的建模与仿真    董旭柱;雷金勇;饶宏;黄晓东;刘怡;李鹏;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

我国江南体育在线直播观看 产业投资风险及决策研究    朱震宇

4HQL-2型花生联合收获机主要装置的设计与试验研究    杨然兵

光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究    于蓉蓉

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

微波管电子光学系统数值模拟及CAD技术研究    胡权

X射线脉冲星导航信号处理方法和仿真实验系统研究    苏哲

光伏发电系统及其控制技术研究    曹太强

城市岩体开挖爆破振动效应及安全控制研究    赵新涛

离散模型下的美式期权定价    贾东芳

基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计    曹建

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

江南体育在线直播观看 发电单相并网逆变器研究    李本元

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

光伏发电系统自适应控制研究    李亭

基于桥检车的驻车充电站系统的设计实现    杨光

用于城市公交车的能量再利用智能控制系统的研制    谢玉录

光伏并网发电系统的MPPT及孤岛检测新方法的研究    于希洋

三相光伏并网发电系统研究    雷家宁

太阳能异步发电系统的研究    杨顺昌

德国最大太阳能电池厂投产    德兴

国家太阳能电池示范工程落户保定    

巧妙利用太阳能的住宅    李有观;

太阳能电池阳光普照    袁茵;

采集太阳能(下)——基础化学推进新型低成本太阳能电池的开发    高彤;

哈博公司250兆瓦江南体育在线直播观看 项目落户浙江嘉兴    王碧辉;卢影;

台联电投资100万美元在山东建太阳能电池厂    

太阳能应用 政府主导最重要    黄韬;

PVDF树脂在太阳能电池模组背板上的应用    吴君毅;

太阳能电池输出特性的分析及检测    张海波;

太阳能电池表面纳米微结构研究    李美成;

有机染料锚数对染料敏化太阳能电池性能的影响    尚会霞;罗艳红;孟庆波;占肖卫;

量子点敏化太阳能电池--新材料的设计、制备及器件研究    李冬梅;罗艳红;孟庆波;

量子点敏化太阳能电池研究进展    刘铭;杨君友;冯双龙;朱虎;

高效染料钠晶TiO_2太阳能电池    黄昀昉;吴季怀;林建明;黄妙良;

太阳能电池应用    孟昭渊;

富铟与富铜CuInSe_2薄膜的光电性能    王信春;

谈太阳能路灯原理    胡昊伟;黄敏;

用于聚合物太阳能电池的高效共轭聚合物光伏材料    李永舫;

太阳能厂跨洋吸金 几家欢乐几家愁    黄女瑛 DigiTimes

太阳能电池级多晶硅光伏项目落户益阳    记者　 郭云飞 通讯员　 张世平

涉足江南体育在线直播观看 产业公司一览    詹铃

依靠太阳能的家庭    杨先碧

G风帆 太阳能电池新贵    天同证券 张锐

PE“新锐”王刚：太阳能行业的坚定支持派    本报记者 翁海华

行者集团利用太阳能获新突破    记者 张国伟

太阳能电池面临出口为主的尴尬    无暇

邱第明:中国最早太阳能企业的跌宕起伏    本报记者王颖春 采写

青海首条太阳能电池生产线投产    梁丽英

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

反型聚合物太阳能电池的研究    李福民

聚合物太阳能电池中光吸收增强效应的研究    李国龙

聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究    宋明辉

半透明聚合物太阳能电池的研究    徐洋

光活性层掺杂及新型透明电极在聚合物太阳能电池中的应用研究    章文峰

反型体异质结聚合物太阳能电池的研究    陶晨

有机/聚合物太阳能电池：活性层结构、形貌及光伏性能    薛丽丽

喷涂法制备聚合物太阳能电池器件研究    陈征

有机小分子太阳能电池的效率优化及衰减性研究    邹业

基于太阳能的嵌入式路灯控制系统的研究与应用    刘春

利用不同阴极缓冲层改善有机小分子Pentacene/C_（60）太阳能电池的性能    刘瑞

用电化学阻抗谱研究染料敏化太阳能电池的电子传输与复合特性    和川

三芳基咪唑的富勒烯衍生物的合成及其在CdSe量子点太阳能电池的应用    赵爱婷

太阳能电池CuInS_2薄膜和ZnS薄膜的制备与性能研究    张兴良

SCNTs和PPDIF应用于聚合物太阳能电池中的研究    白静璐

CuO薄膜的制备及其光伏特性研究    张春萍

敏化太阳能电池中染料的合成研究    徐丹

含噻吩和噻唑基元的共轭聚合物的合成和光伏性能研究    国霞

太阳能电池聚合物材料及DNA大分子的分子模拟    马艳红