一个光伏阵列模拟器的设计

【摘要】： 太阳能是当前可再生能源开发的主要领域之一。在光伏系统的研发中，如果以真实太阳能电池组成试验平台，将受到环境的限制而难以对光伏设备进行全天候的测试。作为一种新型特种电源，光伏阵列模拟器可以通过跟踪控制模拟光伏阵列在任意工况下的输出特性，从而为光伏设备提供全天候的试验平台，达到缩短研发周期，提高研发效率的目标。 论文对太阳能电池的数学模型及其以Ⅰ—Ⅴ曲线表达的外特性进行了分析，并得到Ⅰ—Ⅴ曲线以显式表达式表示的工程算法，为数字式光伏阵列模拟器的开发奠定了基础。 光伏阵列模拟器在硬件上是一个基于80C552的控制器和一个基于正激DC／DC环节的组合，论文介绍了该设计的一些细节。 在控制策略的研究上，论文采用了沿负载线逼近Ⅰ—Ⅴ曲线的跟踪策略。 基于上述设计，最终实现的数字光伏阵列模拟器可模拟任何型号的光伏阵列在任何工况下的输出特性，从而为光伏发电设备提供全天候的试验平台。 【关键词】：光伏发电 光伏阵列模拟器 非线性 I—V曲线 负载线
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TN25
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 新能源和可再生能源的含义、特点及种类11
• 1.2 太阳能的利用与光伏发电11-14
• 1.2.1 太阳能的利用11-13
• 1.2.2 光伏发电13-14
• 1.3 太阳能电池/光伏阵列模拟器14-17
• 1.3.1 模拟式光伏阵列模拟器15-17
• 1.3.2 数字式光伏阵列模拟器17
• 1.4 本选题的工作内容17-18
• 第二章 光伏阵列的建模与工程计算方法18-24
• 2.1 太阳能电池工作原理与特性18
• 2.2 太阳能电池的输出特性18-20
• 2.3 光伏阵列的建模20-22
• 2.4 太阳能电池的工程计算方法22-24
• 2.4.1 标准测试条件下I—V特性的工程计算方法22-23
• 2.4.2 一般条件下I—V特性的工程计算方法23-24
• 第三章 数字式光伏阵列模拟器的主电路设计24-39
• 3.1 主电路拓扑的比较与选择24-29
• 3.1.1 无变压器的DC/DC环节24-26
• 3.1.2 具有变压器的DC/DC环节26-28
• 3.1.3 光伏阵列模拟器的电路选型28-29
• 3.2 正激式变换器的工作过程分析29-33
• 3.3 主要电路参数和元件的设计33-39
• 3.3.1 主要运行参数33
• 3.3.2 变压器的设计33-34
• 3.3.3 输出滤波电路的设计34-36
• 3.3.4 复位电路的设计36
• 3.3.5 功率开关S和二极管的选择36-39
• 第四章 光伏阵列模拟器控制器的设计39-44
• 4.1 80C552单片机39-41
• 4.2 具有隔离的驱动电路设计41
• 4.3 采样电路设计41-42
• 4.4 软件系统设计42-44
• 第五章 光伏阵列模拟器输出特性的跟踪策略44-47
• 5.1 光伏阵列I-V特性曲线的在线生成与存储44
• 5.2 数字式太阳电池阵列模拟器的跟踪策略44-47
• 第六章 结论和讨论47-48
• 参考文献48-50
• 硕士期间发表论文50

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