開關型太陽能陣列模擬器的研究.pdf

1、太陽能（Photovoltaic, PV）陣列模擬器是利用電力電子電路來模擬實際PV電池板輸出特性的裝置。論文對國內外模擬器的研究現狀進行了調查和總結，分別對參考曲線生成環(huán)節(jié)和功率放大環(huán)節(jié)的國內外現狀進行了分析，得出本設計所要實現的模擬器特性要求。
　　研究了PV電池的物理特性，通過Matlab仿真對比了工程計算法與實際PV電池板的輸出I-V和P-V曲線，得出工程計算法的不足。然后對比了各種I-V曲線生成方式的優(yōu)缺點，選擇使用模擬

2、電路的方式產生參考曲線，可以靈活進行曲線變換，以此來解決數字方式的時間延遲，提高了系統的動態(tài)響應，并且通過串并聯使用可以模擬陰影狀態(tài)下PV電池板的輸出特性。對現有的功率級電路拓撲進行比較，最終選取多相交錯并聯Buck的開關型拓撲結構來實現模擬器的功率輸出。
　　借助Simplis仿真軟件對曲線生成環(huán)節(jié)進行環(huán)路設計，使其達到要求的帶寬，改變環(huán)路增益和硬件參數可以得到多條曲線的輸出。建立了功率電路的小信號模型，設計其環(huán)路補償器，通過S

3、aber軟件仿真分析了使用多相交錯并聯的優(yōu)勢，并對其輸出特性進行了仿真驗證。
　　確定了整個模擬器系統的結構，即通過模擬外環(huán)和數字內環(huán)相結合的結構，對整個系統動態(tài)特性進行了Saber仿真驗證。使用現場可編程門陣列FPGA進行數字內環(huán)控制，對其采樣環(huán)節(jié)、補償環(huán)節(jié)和PWM輸出環(huán)節(jié)分別進行了分析與設計。
　　最后對系統的硬件電路進行了設計，建立了整個系統的硬件實驗平臺，對提出的方案進行穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能實驗驗證，最終得出使用這種方案能