光伏電池陣列特性測試系統(tǒng)研究

【摘要】：隨著社會經(jīng)濟發(fā)展,太陽能等可再生能源將替代常規(guī)能源,成為保護地球生態(tài)環(huán)境的清潔能源。太陽能電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分,與系統(tǒng)的工作效率和發(fā)電量有密切關(guān)系,提高太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率可以增加太陽能的利用率。由于實際應(yīng)用中存在一些因素會對太陽能電池的特性產(chǎn)生影響,因此,在配置光伏電池陣列時,需要對其特性進行測試,選擇滿足要求的電池陣列,提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作效率。 本文通過分析光伏電池陣列的伏安特性和測試要求,設(shè)計了測試系統(tǒng),論述了系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu),并對系統(tǒng)測試原理進行了研究,簡要分析了系統(tǒng)主要部分的功能。 通過研究太陽能電池的相關(guān)特性,建立其數(shù)學(xué)模型,并確定了測試條件下伏安特性的計算方法。通過對幾種常用的太陽能電池特性測試方法進行分析比較,選擇動態(tài)電容充電測試法作為系統(tǒng)的測試方法。 根據(jù)系統(tǒng)整體方案和動態(tài)電容充電測試方法,按照系統(tǒng)硬件部分的功能和結(jié)構(gòu),設(shè)計了系統(tǒng)主要部分電路,并對電路功能進行了詳細論述。系統(tǒng)選擇TMS320F2806DSP芯片作為控制單元,實現(xiàn)對系統(tǒng)的整體控制。通過參數(shù)計算和器件選型,主要設(shè)計了系統(tǒng)硬件部分的充放電電路、數(shù)據(jù)采樣電路、IGBT(?)區(qū)動電路以及顯示電路等,并對系統(tǒng)保護方法進行了具體分析。 針對系統(tǒng)硬件電路的功能及系統(tǒng)軟件的設(shè)計要求,分析和設(shè)計了測試主程序、數(shù)據(jù)采樣程序、數(shù)字濾波程序以及顯示程序等系統(tǒng)軟件的主要部分,并對各部分功能進行了簡要論述。 根據(jù)太陽能電池的數(shù)學(xué)模型和動態(tài)電容充電測試方法,建立系統(tǒng)的MATLAB/Simulink仿真模型,對系統(tǒng)進行仿真,得出測試條件下光伏電池陣列輸出的伏安特性曲線。通過對實驗測試結(jié)果與仿真結(jié)果進行對比,表明測試方法的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)的可行性。 【關(guān)鍵詞】：光伏電池陣列 數(shù)學(xué)模型 伏安特性 動態(tài)電容充放電
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 緒論7-12
• 1.1 論文選題的背景及意義7-8
• 1.2 光伏發(fā)電的發(fā)展與趨勢8-11
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電發(fā)展概況8-9
• 1.2.2 國內(nèi)光伏發(fā)電發(fā)展概況9-10
• 1.2.3 光伏發(fā)電發(fā)展趨勢10-11
• 1.3 論文研究目的及主要內(nèi)容11-12
• 第二章 光伏電池陣列特性測試系統(tǒng)方案設(shè)計12-16
• 2.1 系統(tǒng)方案論述12-15
• 2.1.1 系統(tǒng)測試原理12-13
• 2.1.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)13
• 2.1.3 系統(tǒng)主要部分功能13-15
• 2.2 系統(tǒng)指標(biāo)及要求15
• 2.3 本章小結(jié)15-16
• 第三章 光伏電池陣列的基本特性及測試方法16-34
• 3.1 太陽能電池16-17
• 3.1.1 工作原理16
• 3.1.2 光伏電池陣列16-17
• 3.2 太陽能電池的特性17-21
• 3.2.1 太陽能電池的基本特性18-20
• 3.2.2 太陽能電池的伏安特性20-21
• 3.3 太陽能電池數(shù)學(xué)模型21-25
• 3.3.1 太陽能電池等效電路21-22
• 3.3.2 太陽能電池數(shù)學(xué)模型的建立22-25
• 3.4 光伏電池陣列特性測試方法的選擇25-29
• 3.4.1 系統(tǒng)測試條件25
• 3.4.2 可變電阻測試法25-26
• 3.4.3 電子負載測試法26-27
• 3.4.4 動態(tài)電容充電測試法27-29
• 3.5 伏安特性計算方法的研究29-30
• 3.6 采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字濾波處理30-33
• 3.7 本章小結(jié)33-34
• 第四章 光伏電池陣列特性測試系統(tǒng)硬件設(shè)計34-48
• 4.1 系統(tǒng)硬件部分組成34-35
• 4.2 系統(tǒng)硬件主要參數(shù)計算及電路設(shè)計35-44
• 4.2.1 系統(tǒng)充放電電路35-37
• 4.2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采樣電路37-41
• 4.2.3 IGBT驅(qū)動電路41-42
• 4.2.4 系統(tǒng)電源電路42-43
• 4.2.5 系統(tǒng)顯示電路43-44
• 4.3 系統(tǒng)控制單元44-47
• 4.4 系統(tǒng)保護電路47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 第五章 光伏電池陣列特性測試系統(tǒng)軟件實現(xiàn)48-61
• 5.1 系統(tǒng)測試控制主程序48-50
• 5.2 系統(tǒng)采樣及處理程序50-55
• 5.2.1 電壓和電流采樣控制程序50-52
• 5.2.2 溫度和光照強度采樣控制程序52-53
• 5.2.3 算術(shù)平均值數(shù)字濾波子程序53-54
• 5.2.4 電容充電時間測試程序54-55
• 5.3 系統(tǒng)通訊程序55-58
• 5.4 系統(tǒng)顯示單元程序58-59
• 5.5 系統(tǒng)異常保護程序59-60
• 5.6 本章小結(jié)60-61
• 第六章 系統(tǒng)仿真與結(jié)果分析61-67
• 6.1 系統(tǒng)仿真61-64
• 6.1.1 仿真模型建立61-64
• 6.1.2 仿真結(jié)果64
• 6.2 結(jié)果分析64-66
• 6.3 本章小結(jié)66-67
• 總結(jié)67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻69-72
• 作者簡介72
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果72-73

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