基于簡化模型和智能算法的太陽能電池模擬器設計與研究.pdf

1、隨著世界能源的枯竭以及環(huán)境污染問題的日益突出，長期以來，人們一直致力于新能源的探索和開發(fā)，太陽能等清潔能源逐漸成為社會關注的焦點，太陽能發(fā)電量所占比重越來越高。如果運用真實的太陽能電池進行光伏發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)，開發(fā)過程容易受自然氣候影響，導致開發(fā)進展緩慢。利用太陽能電池模擬器代替真實的太陽能電池進行光伏系統(tǒng)研究與開發(fā)，不僅能夠降低光伏系統(tǒng)的開發(fā)成本，而且可以縮短研究周期，提高研究效率。針對太陽能電池模擬器，本論文進行了如下研究：
　　

2、(1)研究了太陽能電池的結構與工作原理;分析了太陽能電池的等效電路和輸出特性;根據(jù)等效電路推導出太陽能電池的精確數(shù)學模型;對直線簡化和曲線簡化兩種簡化方法進行了分析研究;通過太陽能電池數(shù)學模型建立MATLAB仿真模型，并對太陽能電池在不同條件下的輸出特性進行仿真分析，為系統(tǒng)的開發(fā)提供了理論參考。
　　(2)總結了主電路拓撲結構的選取原則;通過對BUCK電路、BOOST電路、BUCK-BOOST電路的工作原理進行分析，選擇輸出電壓范

3、圍寬的BUCK-BOOST電路設計方案;根據(jù)本模擬器的性能特點和主要技術指標，結合電路的臨界條件，計算出電路參數(shù)。運用PSIM仿真軟件對所設計的主電路進行仿真，驗證了主電路設計的合理性。
　　(3)對太陽能電池模擬器中幾種常用的控制算法的原理及特性進行分析。針對傳統(tǒng)算法的不足，本文提出了一種基于四直線簡化模型的模糊PID控制算法，該算法利用模擬器輸出的負載電流與參考電流的差值控制主電路通斷，使模擬器的輸出符合太陽能電池I-U輸出特

4、性。本文選用TMS320F2812作為主控制器，分析了該型DSP的性能特點，根據(jù)控制器及其外圍電路設計，給出了模擬器軟件設計方法和程序流程圖。
　　(4)為了驗證本模擬器設計的合理性，本文對模擬器進行了大量的仿真和實驗研究。通過在MATLAB建立仿真電路，對模擬器的靜態(tài)性能以及啟動、負載突變、光照突變時的動態(tài)性能進行分析研究;通過搭建的模擬器樣機平臺，對模擬器的上述性能進行實驗，繪制出太陽能電池I-U特性曲線，并對誤差進行分析和計