可編程電源及負(fù)載模擬裝置.pdf

1、目前光伏系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用,但在光伏系統(tǒng)的研發(fā)過程中,如果以真實(shí)的光伏電池陣列進(jìn)行實(shí)驗(yàn),將受到日照強(qiáng)度和環(huán)境溫度的影響,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成本過高,研發(fā)周期變長(zhǎng)。為了開發(fā)出能適應(yīng)在任何工況下均性能良好的光伏系統(tǒng),必須在試驗(yàn)開發(fā)過程中提供一個(gè)能模擬太陽(yáng)能電池在任何工況下輸出特性的裝置來代替實(shí)際的太陽(yáng)能電池陣列。光伏電池陣列模擬裝置便能較好地解決這一問題。
　　 電力電子級(jí)聯(lián)系統(tǒng)是由不同類型電力電子變換器構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)。這樣的結(jié)構(gòu)具有直流分布

2、式電源系統(tǒng)的靈活性、擴(kuò)展性和冗余性等廣泛的優(yōu)點(diǎn),近年在工業(yè)控制、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電訊工業(yè)和電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)等方面都得到了廣泛應(yīng)用。由于系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)都僅僅保證自身運(yùn)行的穩(wěn)定性,互聯(lián)的系統(tǒng)穩(wěn)定性是所要面對(duì)的一個(gè)重要問題。恒功率負(fù)載是導(dǎo)致電力電子變換器互聯(lián)系統(tǒng)不穩(wěn)定的主要原因。恒功率負(fù)載具有負(fù)阻抗特性,具有負(fù)阻抗特性的負(fù)載會(huì)影響電源的供電質(zhì)量及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。恒功率負(fù)載也是本文要模擬的對(duì)象之一。
　　 首先闡述了光伏電池的工作原理,分析了

3、其等效電路并建立了光伏電池的數(shù)學(xué)模型,在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上通過合理的近似計(jì)算推導(dǎo)出工程計(jì)算方法,為模擬光伏陣列的算法研究奠定了基礎(chǔ)。
　　 介紹了可編程電源及負(fù)載模擬裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理,并對(duì)光伏陣列模擬裝置幾種常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從性能、成本、功率等級(jí)及應(yīng)用范圍等方面進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比和分析。確定了移相全橋電路作為可編程電源及負(fù)載模擬裝置主拓?fù)?簡(jiǎn)要分析了其工作原理并設(shè)計(jì)了主電路元件的參數(shù)。在Matlab/Simulink中建立了可

4、編程電源及負(fù)載模擬裝置的仿真模型,并給出仿真結(jié)果。對(duì)可編程電源及負(fù)載模擬裝置的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),根據(jù)自動(dòng)控制原理的相關(guān)理論,得出系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度和動(dòng)態(tài)特性指標(biāo),證明了本文設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)器具有較好的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能。
　　 設(shè)計(jì)了以STM32F103VBT6的ARM控制器作為控制芯片的控制電路硬件及軟件系統(tǒng),并進(jìn)行了硬件調(diào)試。最后給出了恒功率負(fù)載和光伏陣列模擬裝置的不同靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的輸出波形,證明了本文所闡述的模擬裝置的設(shè)計(jì)方法