太陽能電池模擬電源的研究與設計

【摘要】：在光伏發(fā)電系統(tǒng)電力電子裝置的研究中需要用到太陽能電池板。但是太陽能電池板非常昂貴,提高了實驗成本;同時太陽能電池板會受到日照強度、白天黑夜等環(huán)境因素的影響,從而影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究和開發(fā),使研發(fā)周期過長。為了解決這一問題,本文研制了一種與太陽能電池板有相同輸出特性的太陽能電池模擬電源。 用開關管、電感、電容等電子元件來模擬實際太陽能電池板,也就是本文提出的太陽能電池模擬電源,成本較低,同時不受外界環(huán)境的影響,能夠為太陽能發(fā)電系統(tǒng)的功率變換器的研究提供必要的條件。 本文在描述和分析太陽能電池的外部特性曲線的基礎上,得到了太陽能模擬電源的設計思想,并通過分析得到本項目設計的電路拓撲。同時研究了該電路拓撲下的控制算法,并利用Matlab仿真軟件對主電路拓撲進行仿真。仿真得到的結果是比較滿意的,證明設計的主電路和控制算法是有效的。以仿真為基礎,本文進一步制作了硬件電路,并選擇使用TI公司的DSP TMS320LF2407作為該系統(tǒng)的控制芯片,同時編寫了控制程序,并結合硬件電路進行了實驗。 實驗結果證明本文所設計的太陽能電池模擬電源具有良好的性能,能夠正確地模擬太陽能電池外部伏安特性曲線。最后,本文對該系統(tǒng)的設計進行了總結,并對該模擬電源的進一步研究進行了展望。 【關鍵詞】：太陽能電池模擬電源 伏安特性曲線 降壓斬波電路(buck電路) TMS320LF2407
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 引言10
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)10-11
• 1.3 太陽能電池模擬電源11-12
• 1.3.1 模擬式太陽能電池模擬電源12
• 1.3.2 數(shù)字式太陽能電池模擬電源12
• 1.4 本文研究內容12-14
• 第二章 太陽能電池模擬電源的原理14-33
• 2.1 引言14
• 2.2 太陽能電池的原理和特性14-20
• 2.2.1 太陽能電池的簡介14-16
• 2.2.2 太陽能電池外部特性曲線16-18
• 2.2.3 光照強度對伏安特性的影響18-19
• 2.2.4 電池溫度對伏安特性的影響19-20
• 2.3 太陽能電池模擬電源模型20-25
• 2.3.1 太陽能電池的等效電路20-21
• 2.3.2 太陽能電池串并聯(lián)模型21-22
• 2.3.3 太陽能電池模型參數(shù)的估算22-25
• 2.3.4 模型的建立25
• 2.4 太陽能電池模擬電源穩(wěn)定工作點的獲得25-32
• 2.4.1 二分法27-29
• 2.4.2 牛頓法29-30
• 2.4.3 弦截法30-31
• 2.4.4 等效阻抗法31-32
• 2.5 本章小結32-33
• 第三章 主電路設計33-49
• 3.1 引言33
• 3.2 拓撲的選擇33-35
• 3.2.1 選擇主電路拓撲的原則33-34
• 3.2.2 主電路拓撲選擇34-35
• 3.3 主電路的工作原理35-40
• 3.3.1 全橋式DC/DC 變換電路的工作原理35-36
• 3.3.2 buck 電路的工作原理36-40
• 3.4 主電路各主要部件的設計40-48
• 3.4.1 高頻變壓器的設計41-43
• 3.4.2 功率開關管和輸出二極管的選擇43-45
• 3.4.3 輸出濾波器的設計45-48
• 3.5 本章小結48-49
• 第四章 控制系統(tǒng)的設計49-64
• 4.1 引言49
• 4.2 系統(tǒng)的控制方法49-52
• 4.3 控制電路的設計52-56
• 4.3.1 電壓傳感器和電流傳感器的測試實驗52-54
• 4.3.2 采樣調理電路54-55
• 4.3.3 隔離驅動電路55-56
• 4.3.4 曲線選擇控制電路56
• 4.4 軟件的設計56-62
• 4.4.1 主程序56-57
• 4.4.2 中斷子程序57-59
• 4.4.3 數(shù)字濾波模塊59-60
• 4.4.4 PWM 波形發(fā)生模塊60-61
• 4.4.5 數(shù)字PI 調節(jié)模塊61-62
• 4.5 本章小結62-64
• 第五章 實驗結果與分析64-77
• 5.1 引言64
• 5.2 控制信號的波形64-67
• 5.2.1 驅動全橋式DC/DC 電路中IGBT 的信號64-66
• 5.2.2 驅動buck 電路中MOSFET 的信號66
• 5.2.3 采樣調理電路輸出的電壓與電流反饋信號66-67
• 5.3 主電路輸出波形67-70
• 5.3.1 電路穩(wěn)態(tài)特性68-69
• 5.3.2 電路的動態(tài)特性69-70
• 5.4 太陽能電池模擬電源輸出伏安特性曲線70-71
• 5.5 實驗結果分析71-76
• 5.5.1 影響模擬電源輸出的主要因素71
• 5.5.2 實驗中的問題及解決方法71-76
• 5.6 本章小結76-77
• 第六章 結論與展望77-79
• 6.1 結論77
• 6.2 展望77-79
• 附錄79-81
• 參考文獻81-84
• 致謝84-85
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文85-87

您可以在本站搜索以下學術論文文獻來了解更多相關內容

軟開關PWMDC/DC全橋變換器的理論基礎    阮新波,嚴仰光

再生能源系統(tǒng)中太陽能電池仿真器的研究    宋平崗

極大規(guī)模光伏發(fā)電在我國的發(fā)展前景展望    胡學浩,周孝信,白曉民,張文濤

數(shù)字式太陽電池陣列模擬器    蘇建徽,余世杰,趙為,沈玉梁,吳敏達,何慧若

小功率太陽能電池模擬裝置的設計    陳建勇;

帶有MPPT功能的光伏陣列Matlab通用仿真模型    茆美琴 ,余世杰 ,蘇建徽

太陽電池陣列的工作特性測試與預估研究    杜燕

基于嵌入式以太網(wǎng)技術的保護裝置的設計    劉建民;劉滬平;陳莉;

一種分布式防盜報警系統(tǒng)的設計    蘆莉;譚文群;鄭光緒;

基于單片機AT89C51熱釋電紅外報警系統(tǒng)的設計    劉梅鋒;鐘國韻;

基于UCC3895的新型通信AC-DC變換器的設計    吳江;

諧振技術的應用研究    張吉亮;

三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的建模與仿真    陶曉峰;謝君;

基于TMS320LF2407A的電力逆變器研制    袁一鳴;江明;

負反饋放大器非線性失真的一種分析方法    王家慶;

光伏控制器新型充電管理模式研究    普平貴;

論信息時代的《模擬電子電路》課程教學改革    苗曉鋒

基于主動均衡技術的電動汽車電池管理系統(tǒng)    傅堯;潘博;鄭百祥;

一種基于dp/dv=0的最大功率跟蹤控制策略    榮延澤;劉士榮;毛軍科;李松峰;

基于TMS320F2812煤礦智能饋電開關的研究    付周興;白永明;

非均勻輻射條件下光伏陣列建模及運行穩(wěn)定性分析    張淵明;孫彥廣;張云貴;

卷取機和開卷機張力自動控制    劉茜;

全面推動我國電除塵器(ESP)電源的高頻化進程    張谷勛;

基于DSP汽車空氣懸架電控系統(tǒng)的開發(fā)    高曉東;

MAS-29型陀螺電機及傳感器電源發(fā)生器模塊的設計    徐成寶;劉煜娣;王海濤;

一種分立元件的RF寬帶放大電路研制    李小剛;蘇弘;千奕;董成富;馬曉莉;

城市軌道交通車輛應急通風電源設計    陳超;刁利軍;陳杰;阮白水;劉志剛;

考慮分布式發(fā)電的配電網(wǎng)綜合負荷建模方法研究    錢軍

基于磁粉離合器的汽車起步控制策略研究    吳曉剛

開關電源的協(xié)同控制理論及脈寬調制應用技術研究    王前

質子交換膜燃料電池的綜合智能協(xié)調控制研究    詹躍東

LCC-SPRC高壓高頻大功率電除塵電源的理論分析與功率參數(shù)設計    劉軍

光伏發(fā)電關鍵技術及電動汽車充電站可靠性研究    于蓉蓉

無變壓器結構光伏并網(wǎng)逆變器拓撲及控制研究    馬琳

微網(wǎng)控制及小信號穩(wěn)定性分析與能量管理策略    蘇玲

電力塔無線傳感器網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)關鍵技術研究    陳少華

微電源并網(wǎng)同步檢測與定功率輸出控制技術研究    龔宇雷

基于DSP的交流異步電動機變頻調速技術研究    楊亮

用于礦燈充電的獨立光伏系統(tǒng)研究    毛娟

太陽能光伏發(fā)電單相并網(wǎng)逆變器研究    李本元

開關型YAG脈沖激光電源系統(tǒng)的研究    趙航

半導體激光器智能化電源設計    趙鵬

智能高壓TSC無功補償裝置的研制    趙秋山

移相全橋軟開關變換器的研究和設計    張本庚

大功率軟開關氙燈電源的研究    韓春霞

光伏發(fā)電系統(tǒng)自適應控制研究    李亭

連續(xù)弧等離子點火電源技術研究    陳明敏

程控放大技術在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應用    邵在平

程控放大器實現(xiàn)方法的研究    朱玉田

確保國內生產(chǎn)總值翻兩番的2001～2020年電力工業(yè)發(fā)展研究    吳敬儒,邱言文

TMS320LF2407A與PC多機串行通信的一種典型方法    倪超,李奇,方仕雄,王輝

程控放大器及其典型應用的實例    王煒

程控放大器實現(xiàn)方法的比較與選用    朱玉田

實驗數(shù)據(jù)的直線擬合    宋秀勇

數(shù)字式太陽電池陣列模擬器    蘇建徽,余世杰,趙為,沈玉梁,吳敏達,何慧若

無線自組網(wǎng)MAODV路由協(xié)議算法    張遠,劉洛琨,盧欣

風/光復合發(fā)電系統(tǒng)變結構仿真建模研究    茆美琴,余世杰,蘇建徽,沈玉梁

氧化釩薄膜電阻伏安特性分析    陳超;蔣亞東;吳志明;

LED光源的饋電方式探析    龔國友;

慎選繼電保護用電流互感器    王曙東;畢志軍;

外加激勵下范德坡電路非線性與混沌現(xiàn)象的實驗研究    李強;易熳;

虛擬三極管伏安特性測試儀的設計    隋琦;

保護級電流互感器復合誤差及伏安特性曲線計算    陳帥兵;

ZnO壓敏電阻在8/20μs脈沖電流作用下的動態(tài)伏安特性分析    孫偉;姚學玲;陳景亮;

關于歐姆定律的兩點辨析    楊小平;

巧用U-I圖象解決電路問題    熊德東;

熱循環(huán)對硅太陽電池伏安特性的影響    王曉燕;鄭雙;

機頭電除塵器極配試驗的研究    劉平;杜金河;韓海英;丁秀青;康進花;

保護用電流互感器綜合特性測試分析    雷珥梅;

電除塵器伏安特性的實驗研究    嚴輝;朱繼保;李曉穎;閆克平;

電收塵器最佳極配形式的探討    侯廣超;趙利杰;

高溫超導電纜伏安特性測試技術    金建勛;張俊蓮;

Z—效應光輻射探測器Ⅰ-Ⅴ特性分析與結構設計    劉虹宇;周春芝;周永華;趙建興;

電除塵器采用單機空載升壓的可行性探討    劉政潮;柯小民;雒小龍;

三相高壓整流電源在燒結機頭電除塵器的應用試驗    馬文林;王纘存;康建斌;白艷明;

YAG脈沖激光焊接的光致等離子體機理研究    唐霞輝;朱海紅;朱國富;李適民;李再光;

微波肖特基二極管的優(yōu)化設計與制造    何放;陳舢;

廉骉獲國際奧賽金獎的背后    本報記者 李林霞

幾種常用單片機I/O口線的驅動能力    成都 余小平 奚大順

物理高考復習策略：打好基礎　突出能力    江蘇省無錫市第一中學　沈志斌

淺談電流互感器    內蒙古 顧和平

雙向過壓抑制二極管簡介    武漢 黃紹華

淺談磁敏二極管    安徽 劉杰

低Vz值穩(wěn)壓二極管的合理代換    江蘇 杰安

恒流二極管的特性和應用    河北 王榮娟

三相自耦調壓器反接線和使用方法    關自彩

航天器大氣環(huán)境模擬用高壓大功率電弧加熱器電源系統(tǒng)研究    郭文杰

電暈放電關鍵問題研究與新型放電裝置研制    王曉臣

超微電極和毛細管電泳在生物分析中的應用    胡盛華

電弧爐建模研究及其應用    王豐華

外場下半導體異質結的非線性動力學行為研究    楊癸

微納體系的電磁輸運研究    伍建春

WO_3薄膜及器件的電致變色性能研究    李竹影

新型半導體材料的電輸運特性研究    潘葳

半導體納米結構中超快太赫茲光譜與非線性光學特性研究    趙振宇

雙頻容性耦合等離子體特性的實驗研究    袁強華

太陽能電池模擬電源的研究與設計    孟赟

繼電器觸頭燃弧時間分析及其試驗    徐金玲

基于ARM的發(fā)電機互感器伏安特性測試系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)    李銘軒

PTCR綜合參數(shù)測試系統(tǒng)研究    孫義

光伏熱斑現(xiàn)象及多峰最大功率跟蹤的研究    陳如亮

電除塵器脈沖供電的基礎研究    劉琰

光伏無阻塞二極管控制器和最大功率跟蹤控制器的對比研究    宋超領

納米粉為前驅體的氧化鎢陶瓷制備工藝及電學性質研究    郭娜

納米交叉開關器件模擬研究及存儲器設計    張玉彬

關于檢測低壓故障電弧的研究    印永嘉