新型光伏陣列模擬器的研究與設(shè)計(jì)

【摘要】： 本文主要研究了一種新型的中大功率光伏陣列模擬器。 首先介紹了太陽能的開發(fā)和利用，簡(jiǎn)單介紹了光伏系統(tǒng)及光伏陣列，并在此基礎(chǔ)上介紹了課題研究的背景意義以及國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。隨后本文詳細(xì)介紹了太陽能電池的工作原理，給出了其等效電路模型，分析了光伏陣列的I-V，P-V輸出特性，及外界因素對(duì)輸出特性的影響，建立了數(shù)學(xué)模型，并在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建了其仿真模型，為之后模擬器的研究奠定了基礎(chǔ)。接著文章介紹了該模擬器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理，并在傳統(tǒng)模擬器跟蹤負(fù)載工作點(diǎn)原理的基礎(chǔ)上，做了出兩點(diǎn)改進(jìn)，提出了一種新的負(fù)載工作點(diǎn)跟蹤辦法。該辦法避免使用復(fù)雜的算法，兼顧了工作性能和成本，并且能實(shí)時(shí)反映外界因素對(duì)光伏陣列的影響。 根據(jù)光伏陣列模擬器的要求，選擇了半橋變換器作為主功率拓?fù)洌?duì)其工作原理進(jìn)行了分析，給出了詳盡的硬件設(shè)計(jì)。在兩點(diǎn)改進(jìn)的思路下，設(shè)計(jì)了一種新的電路，該電路可以周期性的從零到最大歷遍太陽能電池輸出電壓和電流上的每個(gè)點(diǎn)，并通過采樣比較模塊提供功率電路跟隨的參考點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，給出了濾波電路，驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，后級(jí)DC／DC電路等的設(shè)計(jì)。最后詳細(xì)推導(dǎo)了功率電路的小信號(hào)模型，設(shè)計(jì)了其控制回路。 本文通過一個(gè)開路電壓200V，短路電流7A，最大功率點(diǎn)功率1kW的光伏陣列模擬器樣機(jī)驗(yàn)證了理論分析，并給出了模擬器在不同靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)的波形。實(shí)驗(yàn)證明該模擬器的靜態(tài)工作點(diǎn)與所模擬的樣品太陽能電池的輸出特性相吻合，并能夠動(dòng)態(tài)模擬負(fù)載小范圍變化的工作情況。 【關(guān)鍵詞】：光伏陣列 模擬器 半橋變換器
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TP337
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第1章 緒言7-15
• 1.1 本課題的研究背景7-9
• 1.1.1 太陽能的開發(fā)和利用背景7
• 1.1.2 太陽能的應(yīng)用和太陽能系統(tǒng)7-8
• 1.1.3 我國(guó)的太陽能及光伏發(fā)電的現(xiàn)狀8-9
• 1.2 光伏系統(tǒng)及光伏陣列的簡(jiǎn)介9-11
• 1.2.1 光伏系統(tǒng)9-10
• 1.2.2 光伏陣列10-11
• 1.3 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義11-13
• 1.3.1 本課題研究的意義11-12
• 1.3.2 光伏陣列模擬器的簡(jiǎn)介12-13
• 1.4 本課題國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.5 本論文各章安排及主要內(nèi)容14-15
• 第2章 太陽能電池的工作特性及其數(shù)學(xué)仿真模型15-27
• 2.1 太陽能電池簡(jiǎn)介15-16
• 2.2 太陽能電池的工作原理16-17
• 2.3 太陽能電池的等效電路模型17-19
• 2.3.1 理想太陽能電池的等效電路模型17-18
• 2.3.2 實(shí)際太陽能電池的等效電路模型18-19
• 2.4 太陽能電池的輸出特性19-23
• 2.4.1 太陽能電池的伏安特性曲線20-22
• 2.4.2 日照因素對(duì)伏安特性曲線的影響22
• 2.4.3 溫度因素對(duì)伏安特性曲線的影響22-23
• 2.5 太陽能電池的數(shù)學(xué)模型23-25
• 2.6 太陽能電池的仿真模型及仿真結(jié)果25-26
• 2.7 本章小結(jié)26-27
• 第3章 光伏陣列模擬器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其工作原理27-40
• 3.1 光伏陣列模擬器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)27-28
• 3.2 光伏陣列模擬器的工作原理28-39
• 3.2.1 光伏陣列的負(fù)載工作點(diǎn)28-29
• 3.2.2 傳統(tǒng)的模擬器工作點(diǎn)確定方法29-32
• 3.2.3 對(duì)傳統(tǒng)的模擬器工作點(diǎn)確定方法的改進(jìn)32-33
• 3.2.4 改進(jìn)點(diǎn)一的具體實(shí)現(xiàn)及其工作原理33-35
• 3.2.5 改進(jìn)點(diǎn)二的具體實(shí)現(xiàn)及其工作原理35-39
• 3.3 本章小結(jié)39-40
• 第4章 光伏陣列模擬器的硬件設(shè)計(jì)40-63
• 4.1 功率電路的設(shè)計(jì)40-56
• 4.1.1 拓?fù)涞倪x擇41-44
• 4.1.2 半橋變換器的工作原理44-47
• 4.1.3 變壓器的設(shè)計(jì)47-49
• 4.1.4 功率MOS管以及反并聯(lián)二極管的設(shè)計(jì)49-50
• 4.1.5 副邊全橋整流電路二極管的選擇50-51
• 4.1.6 輸出濾波器的設(shè)計(jì)51-53
• 4.1.7 防偏磁的串聯(lián)耦合電容的設(shè)計(jì)53-54
• 4.1.8 驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路的設(shè)計(jì)54-55
• 4.1.9 假負(fù)載的設(shè)計(jì)55-56
• 4.2 太陽能電池特性產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)56-57
• 4.3 采樣濾波及邏輯控制電路的設(shè)計(jì)57-60
• 4.4 后級(jí)DC/DC變換電路的設(shè)計(jì)60-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第5章 光伏陣列模擬器控制電路的設(shè)計(jì)63-70
• 5.1 小信號(hào)模型63-68
• 5.2 補(bǔ)償器設(shè)計(jì)68-69
• 5.3 本章小結(jié)69-70
• 第6章 實(shí)驗(yàn)分析70-77
• 6.1 太陽能特性產(chǎn)生電路的波形70-72
• 6.2 采樣比較模塊的輸出波形72
• 6.3 靜態(tài)工作點(diǎn)波形72-75
• 6.4 動(dòng)態(tài)特性75-76
• 6.5 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論及展望77-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 致謝84

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直流配電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初探    葉李心;江道灼;尹瑞;張弛;

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基于數(shù)?；旌峡刂频目焖俟夥M器    谷葉;鄧焰;李廣地;王昆;

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基于DSP2407的光伏方陣仿真電源的設(shè)計(jì)與研究    張熙霖

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太陽能光伏陣列紅外圖像的特征提取    王培珍,王群京,楊維翰

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基于DSP的光伏逆變并網(wǎng)的同步控制    劉立強(qiáng);張淼;

單神經(jīng)元在PV最大功率跟蹤控制中的應(yīng)用    陳建勇;廖曉鐘;

通用變頻器中光伏水泵應(yīng)用模塊的實(shí)現(xiàn)    孫艷霞;丁明;蘇建徽;

基于動(dòng)態(tài)電容充電的光伏陣列I-V測(cè)試儀    張國(guó)榮;瞿曉麗;蘇建徽;劉寧;董康;

光伏陣列故障狀態(tài)紅外圖像的分割研究與實(shí)現(xiàn)    黃永華;朱洪華;陳永剛;

光伏陣列MPPT充電控制器的設(shè)計(jì)    鄧仙玉;魏學(xué)業(yè);

弱光下光伏充電器的設(shè)計(jì)    劉立強(qiáng);岑長(zhǎng)岸;張淼;

太陽能光伏陣列的溫度與紅外特性分析    王培珍;

非均勻輻射條件下光伏陣列建模及運(yùn)行穩(wěn)定性分析    張淵明;孫彥廣;張?jiān)瀑F;

基于動(dòng)態(tài)電容充電的光伏陣列Ⅰ-Ⅴ測(cè)試儀    張國(guó)榮;瞿曉麗;蘇建徽;劉寧;董康;

三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真    陶曉峰;吳紅斌;

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數(shù)字式光伏陣列模擬器研究    傅望

光伏陣列模擬器的設(shè)計(jì)    韓雄

太陽能光伏陣列故障檢測(cè)及仿真分析    唐佳能

基于ARM的光伏陣列最大功率跟蹤系統(tǒng)的研究    劉偉