數字式光伏電池陣列模擬器的研究與設計.pdf

1、太陽能作為一種新型的可再生資源受到越來越廣泛的重視，但在光伏系統(tǒng)的研發(fā)過程中，太陽能電池陣列由于實驗受到日照強度、環(huán)境溫度的影響，導致實驗成本過高，研發(fā)周期變長。光伏電池陣列模擬器可以大大縮短光伏系統(tǒng)的研究周期，提高研究效率及研究結果的可信性。 本文首先介紹了太陽能的開發(fā)和利用，簡單介紹了光伏系統(tǒng)及光伏陣列，并在此基礎上介紹了課題研究的背景意義以及國內外的研究現狀。隨后詳細介紹了太陽能電池的工作原理，給出了其等效電路模型，分析了

2、光伏陣列的I-V，P-V輸出特性，及外界因素對輸出特性的影響，建立了數學模型，為之后模擬器的研究奠定了基礎。 隨后，根據太陽能電池陣列模擬器對硬件電路的要求，本文選擇了半橋變換器作為主電路拓撲，并對其工作原理進行了詳細的分析，同時詳細介紹了信號采樣電路和隔離驅動電路的設計。并著重分析了IGBT的驅動保護技術。 在控制算法部分，本文選用美國TI公司的TMS320F2812 DSP作為模擬器控制電路的主控制器。分析了該DSP

3、的性能特點和優(yōu)勢，并介紹了通過該DSP的外設單元實現模數轉換、PWM波形生成等檢測和控制功能的硬件實現方式。本文還對數字PID控制在數字式光伏電池陣列模擬器中的應用進行了研究。 本文最后給出了在閉環(huán)下，系統(tǒng)工作在不同靜態(tài)工作點和動態(tài)工作點的輸出波形。實驗證明該模擬器的靜態(tài)工作點與所模擬的太陽能電池的輸出特性相吻合，并能夠動態(tài)模擬負載變化的工作情況。所設計的模擬器能夠模擬的電池板特性是：最大開路電壓90V，最大短路電流3.5A，最