光伏電池陣列模擬電源的研究與設(shè)計(jì)

【摘要】： 光伏發(fā)電是新能源發(fā)電的重要方式,隨著太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,對(duì)光伏系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和測(cè)試的要求越來(lái)越高。在光伏系統(tǒng)的研發(fā)過(guò)程中采用光伏電池陣列模擬電源代替實(shí)際的光伏電池陣列可減少開(kāi)發(fā)成本、降低實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)、提高開(kāi)發(fā)效率。本文圍繞光伏電池陣列模擬電源這一課題展開(kāi)研究。 首先在分析光伏電池光電轉(zhuǎn)換機(jī)理與常見(jiàn)光伏電池及組件數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出了適用于光伏電池組件陣列輸出特征模擬的工程化的數(shù)學(xué)模型。利用該模型可仿真出在陰影遮擋、不均勻光照等氣候條件下發(fā)電效率急劇下降,組件陣列組合特性存在多個(gè)輸出功率峰值的現(xiàn)象；同時(shí)利用該模型可以求解出不同內(nèi)阻特征的光伏電池并聯(lián)導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)電效率損失的數(shù)值。 并聯(lián)結(jié)構(gòu)是光伏模擬電源常見(jiàn)的組成方式,本文在詳細(xì)的分析并聯(lián)模擬電源系統(tǒng)建模與控制特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,建立了雙BUCK并聯(lián)閉環(huán)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。仿真研究表明,該系統(tǒng)在某些反饋參數(shù)條件會(huì)引起系統(tǒng)出現(xiàn)分叉等混沌現(xiàn)象,導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn),表明系統(tǒng)穩(wěn)定性與閉環(huán)系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)密切相關(guān)。 在研究單BUCK電路光伏電池陣列模擬電源的經(jīng)典控制器與狀態(tài)空間平均模型狀態(tài)反饋控制的基礎(chǔ)上,針對(duì)并聯(lián)系統(tǒng)存在分又等混沌現(xiàn)象的問(wèn)題,提出了一種并聯(lián)均衡的博弈算法,建立了基于電源內(nèi)阻均衡的博弈方程組,求解出在不同控制目標(biāo)條件下,并聯(lián)電源系統(tǒng)的均衡控制策略與最優(yōu)工作點(diǎn)。 在詳細(xì)電路理論分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了光伏電池陣列模擬電源樣機(jī)。各部分電路的測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：信號(hào)采樣與調(diào)理電路準(zhǔn)確可靠,模擬樣機(jī)的短路保護(hù)迅速且功能完善；穩(wěn)態(tài)控制精度與動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)渡過(guò)程性能良好,達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。 【關(guān)鍵詞】：光伏電池 仿真 模擬電源 控制器
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 第一章 緒論7-15
• 1.1 光伏發(fā)電的發(fā)展?fàn)顩r7-8
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介8-10
• 1.2.1 光伏電池的伏安特性9-10
• 1.2.2 光伏發(fā)電的最大功率跟蹤10
• 1.3 硬件在環(huán)仿真介紹10-11
• 1.4 光伏電池陣列模擬電源介紹11-12
• 1.5 光伏電池陣列模擬電源的研究現(xiàn)狀12
• 1.6 研究意義12-13
• 1.7 論文的主要內(nèi)容13-15
• 第二章 光伏電池陣列的數(shù)學(xué)模型及其仿真15-29
• 2.1 光伏電池發(fā)電原理15-16
• 2.2 光伏電池的數(shù)學(xué)模型16-22
• 2.2.1 單指數(shù)模型16-17
• 2.2.2 雙指數(shù)模型17-18
• 2.2.3 不均勻光照下的光伏電池陣列模型18-21
• 2.2.4 工程應(yīng)用模型21-22
• 2.3 光伏電池陣列模型的仿真與分析22-28
• 2.3.1 光伏電池陣列simulink模型建立與仿真分析22-23
• 2.3.2 不均勻光照下光伏電池陣列仿真分析23-26
• 2.3.3 不同規(guī)格光伏電池并聯(lián)陣列仿真分析26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 模擬電源分析與建模控制29-53
• 3.1 模擬電源拓?fù)鋵?duì)比29-32
• 3.2 模擬電源控制難點(diǎn)分析32-39
• 3.2.1 模擬電源控制難點(diǎn)32
• 3.2.2 并聯(lián)模擬電源控制存在的問(wèn)題32-35
• 3.2.3 并聯(lián)模擬電源仿真分析35-39
• 3.3 光伏電池陣列模擬電源模型與仿真39-45
• 3.3.1 模擬電源電路經(jīng)典模型39-42
• 3.3.2 模擬電源電路狀態(tài)空間平均模型42-45
• 3.4 并聯(lián)均衡分析45-51
• 3.5 本章小結(jié)51-53
• 第四章 光伏電池陣列模擬電源樣機(jī)設(shè)計(jì)53-71
• 4.1 光伏電池陣列模擬電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述53
• 4.2 主功能硬件設(shè)計(jì)53-64
• 4.2.1 主回路設(shè)計(jì)54-58
• 4.2.2 控制回路設(shè)計(jì)58-64
• 4.3 輔助功能設(shè)計(jì)64-68
• 4.3.1 短路保護(hù)設(shè)計(jì)64-65
• 4.3.2 過(guò)壓保護(hù)設(shè)計(jì)65-66
• 4.3.3 控制器自鎖設(shè)計(jì)66-68
• 4.4 控制算法設(shè)計(jì)68-70
• 4.4.1 光伏電池陣列曲線生成68-69
• 4.4.2 穩(wěn)定控制算法69-70
• 4.5 本章小結(jié)70-71
• 第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析討論71-81
• 5.1 電路實(shí)驗(yàn)71-76
• 5.1.1 傳感器電路實(shí)驗(yàn)71-74
• 5.1.2 IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)74-76
• 5.2 功能實(shí)驗(yàn)及分析76-79
• 5.2.1 主回路關(guān)鍵點(diǎn)波形76-77
• 5.2.2 光伏電池陣列模擬電源靜態(tài)工作點(diǎn)77-79
• 5.2.3 光伏電池陣列模擬電源動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)79
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論79-81
• 第六章 總結(jié)與展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-86
• 致謝86-87

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21世紀(jì)我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略思考    趙玉文

我國(guó)太陽(yáng)能資源及其開(kāi)發(fā)利用    趙媛,趙慧

我國(guó)可再生能源發(fā)電新政策設(shè)計(jì)思路探討    莊幸

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光伏發(fā)電的最大功率跟蹤算法研究    陳興峰,曹志峰,許洪華,焦在強(qiáng)

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混合溶劑對(duì)共軛聚合物/富勒烯衍生物薄膜光伏電池性能的影響    謝志元;趙云;付瑩瑩;

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疊層結(jié)構(gòu)GaInAsSb熱光伏電池的設(shè)計(jì)和優(yōu)化    彭新村;李國(guó)興;張寶林;趙曉薇;董鑫;鄭偉;杜國(guó)同;

基于離子液體的硅納米線陣列的光伏電池    申小娟;張付特;宋濤;孫寶全;

材料公司為奪市場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)比拼    金秋

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中電投西安100萬(wàn)千瓦光伏電池項(xiàng)目開(kāi)工    通訊員 程興東　安娜

無(wú)錫尚德明春在日開(kāi)賣(mài)光伏電池    本報(bào)記者 陳其玨

國(guó)產(chǎn)光伏電池量大價(jià)低    記者 胡丹

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上市公司圍攻太陽(yáng)能電池關(guān)鍵技術(shù)    本報(bào)記者　 魯長(zhǎng)波 施俊

讓太陽(yáng)能發(fā)電價(jià)格降到1元/度    劉婷婷 趙關(guān)良

江蘇無(wú)錫尚德光伏電池規(guī)?；a(chǎn)成為國(guó)際新標(biāo)桿    戚善成

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無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)能量管理系統(tǒng)的研究    趙清華

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