光伏電池模擬裝置研究.pdf

1、無論是人類社會的穩(wěn)步發(fā)展還是世界經(jīng)濟(jì)的空前繁榮,都離不開能源的支撐,因此,能源已成為當(dāng)今世界重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。太陽能作為一種外在的、取之不盡的自然資源,在石化能源越來越緊缺的今天備受關(guān)注。目前,在太陽能的開發(fā)利用上,已經(jīng)逐漸從過去簡單的光-熱轉(zhuǎn)換利用開始向大功率太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電發(fā)展。在光伏并網(wǎng)發(fā)電的研發(fā)過程中,太陽能電池陣列模擬器的應(yīng)用大大縮短了光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究周期,同時(shí)也大大提高了研究效率。
　　本文首先敘述了光伏陣列模擬器在

2、光伏發(fā)電系統(tǒng)研究中的意義,并根據(jù)光伏陣列模擬器自身的特點(diǎn),在本設(shè)計(jì)中選擇數(shù)字式光伏陣列模擬器為研究對象,以實(shí)現(xiàn)在實(shí)際研究中代替光伏陣列的功能。
　　在光伏陣列模擬器的研究中,首先根據(jù)光伏陣列的工作原理,分析并建立了光伏陣列的數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出光伏陣列的工程計(jì)算方法,并建立光伏陣列的仿真模型,在Matlab/Simulink環(huán)境中仿真并得到光伏陣列的I-U特性曲線。根據(jù)光伏陣列的特性曲線確定本設(shè)計(jì)中光伏陣列模擬器負(fù)載工作點(diǎn)的

3、確定方法,并以曲線擬合的方法生成光伏陣列輸出特性擬合曲線,為光伏陣列模擬器的控制研究奠定基礎(chǔ)。
　　其次介紹了光伏陣列模擬裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理,并通過對幾種常用的DC/DC直流變換電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及各自功能的對比和根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際需要,最終選擇Buck-Boost直流變換電路作為數(shù)字式光伏陣列模擬器的主功率電路,并對該電路的工作原理進(jìn)行了簡要的分析,根據(jù)光伏陣列模擬器的實(shí)際運(yùn)行要求確定了主電路中各主要元件的運(yùn)行參數(shù)。在Matlab

4、/Simulink中建立了數(shù)字式光伏陣列模擬裝置的仿真模型,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求分別進(jìn)行了仿真,得到相應(yīng)的仿真結(jié)果。
　　在控制策略上,根據(jù)光伏陣列的輸出特點(diǎn)對光伏陣列模擬器的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),本設(shè)計(jì)中選用STM32F103ZET6的ARM控制器作為光伏陣列模擬器的控制芯片,該芯片具有高性能、低成本、低功耗等特點(diǎn),最高工作頻率可達(dá)72MHz,完全滿足光伏陣列模擬器的控制需求。
　　最后,分別給出了本設(shè)計(jì)中光伏陣列模擬器的靜態(tài)測試和