光伏电池阵列模拟器的研究与设计

发布时间：2017-07-14 00:12

  本文关键词：光伏电池阵列模拟器的研究与设计

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【摘要】：随着光伏发电功率等级的不断提高,光伏发电系统的研发工作也越来越重要。用光伏电池阵列模拟器替代真实光伏电池阵列进行研究实验,能极大缩短研发周期,降低研发成本,提高研发效率和结果的可信性。因此,光伏电池阵列模拟器已成为光伏发电系统研究领域的重要发展方向。根据光伏电池等效电路,详细分析了其工作原理及输出特性,建立了光伏电池工程数学模型,并在MATLAB中完成了光伏电池仿真实验。本文基于BUCK主电路拓扑结构和TMS320F2812 DSP控制芯片设计出了一种光伏电池阵列模拟器系统实验平台,并通过对传统模拟器算法的分析和比较,针对其不足,设计出了一种能适用于光伏电池阵列模拟器系统的新型智能模糊控制算法。该算法实时采集BUCK变换器输出电压代入光伏电池工程数学模型,计算电池电流作为模糊控制器的输入参考电流,参考电流与实时采集的BUCK变换器输出电流反馈值的差值及差值变化作为模糊控制器的2个输入,通过模糊算法闭环调节BUCK功率开关导通占空比,使BUCK变换器的输出电压和电流准确对应于光伏电池V-I特性曲线的期望工作点,实现光伏特性模拟。模糊控制器使用三角形模糊隶属度函数,输入与输出变量的论域规范为[-3,3],模糊规则49条。为了验证光伏模拟器模糊控制算法的有效性,建立了Matlab仿真电路模型和光伏模拟器硬件实验平台。Matlab/Simulink仿真与实验平台的对比实验结果表明,该模糊控制光伏模拟器不仅能准确模拟光伏电池的静态输出特性,还能快速跟踪工作点变化或外部环境变化的光伏电池动态输出特性,其综合性能相对于传统模拟器算法有较大提高。
【关键词】：光伏电池阵列模拟器 BUCK电路 模糊控制 DSP2812 V-I特性曲线
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 太阳能研究背景与意义10-11
• 1.2 光伏发电产业的国内外现状11-13
• 1.3 光伏电池阵列模拟器13-15
• 1.3.1 光伏电池阵列模拟器的研究背景与意义13
• 1.3.2 光伏电池阵列模拟器的分类13-14
• 1.3.3 光伏电池阵列模拟器的发展现状与前景14-15
• 1.4 本文研究的主要内容15-16
• 1.5 本文各章节安排16-17
• 第2章 光伏电池的数学建模及其输出特性分析17-24
• 2.1 光伏电池工作原理和等效电路17-19
• 2.1.1 光伏电池工作原理17
• 2.1.2 光伏电池等效电路模型17-18
• 2.1.3 光伏电池输出特性曲线18-19
• 2.2 光伏电池工程数学模型19-20
• 2.3 光伏电池输出特性研究20-23
• 2.3.1 光伏电池工程数学仿真模型建立20-21
• 2.3.2 光伏电池输出特性仿真分析21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 光伏电池阵列模拟器控制算法研究24-37
• 3.1 光伏电池阵列模拟器工作原理24
• 3.2 传统光伏电池阵列模拟器控制算法24-29
• 3.2.1 逐点逼近法25-26
• 3.2.2 弦截法26-27
• 3.2.3 迭代法27-28
• 3.2.4 四折线法28-29
• 3.3 光伏电池阵列模拟器模糊控制算法研究29-35
• 3.3.1 模糊控制的特点29-30
• 3.3.2 光伏电池阵列模拟器模糊控制原理30-35
• 3.4 光伏电池阵列模拟器模糊控制算法程序流程设计35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 光伏电池阵列模拟器系统软硬件设计37-56
• 4.1 光伏电池阵列模拟器的系统结构37-38
• 4.2 光伏电池阵列模拟器的硬件电路设计38-52
• 4.2.1 主电路设计38-45
• 4.2.2 驱动检测电路设计45-47
• 4.2.3 DSP控制电路设计47-52
• 4.3 光伏电池阵列模拟器系统的软件设计52-55
• 4.3.1 主程序设计52-53
• 4.3.2 A/D中断子程序设计53-54
• 4.3.3 保护中断子程序设计54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 仿真与实验结果分析56-66
• 5.1 实验参数56
• 5.2 光伏电池阵列模拟器系统仿真分析56-59
• 5.2.1 模拟器启动与工作点突变跟踪57-58
• 5.2.2 模拟器光照量突变跟踪58
• 5.2.3 模拟器温度突变跟踪58-59
• 5.3 光伏电池阵列模拟器硬件系统实验分析59-62
• 5.3.1 模拟器启动性能实验59-60
• 5.3.2 模拟器工作点突变跟踪实验60-61
• 5.3.3 环境跟踪实验61-62
• 5.4 实验结果与数据分析62-65
• 5.4.1 光伏电池V-I特性曲线的完全模拟结果62-64
• 5.4.2 实验数据分析64-65
• 5.5 本章小结65-66
• 结论与展望66-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 附录A（攻读学位期间发表的论文）73-74
• 附录B（光伏电池的MATLAB文本仿真模型）74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 蒋莉萍;;中国光伏——2014及未来发展[J];电气时代;2015年01期

2 程泽;董梦男;杨添剀;韩丽洁;;基于自适应混沌粒子群算法的光伏电池模型参数辨识[J];电工技术学报;2014年09期

3 周华安;王海鸥;孟志强;曹龙益;;基于TMS320F2812和BUCK电路的光伏阵列模拟器[J];湖南大学学报(自然科学版);2013年09期

4 田琦;赵争鸣;韩晓艳;;光伏电池模型的参数灵敏度分析和参数提取方法[J];电力自动化设备;2013年05期

5 杜景龙;唐大伟;黄湘;;太阳模拟器的研究概况及发展趋势[J];太阳能学报;2012年S1期

6 周建良;王冰;张一鸣;;基于实测数据的光伏阵列参数辨识与输出功率预测[J];可再生能源;2012年07期

7 杨永恒;周克亮;;光伏电池建模及MPPT控制策略[J];电工技术学报;2011年S1期

8 冯玉;周林;傅望;郭珂;刘强;;光伏阵列模拟器综述[J];电气传动;2011年11期

9 杜祥琬;黄其励;李俊峰;高虎;;我国可再生能源战略地位和发展路线图研究[J];中国工程科学;2009年08期

10 韩战涛;程保华;孙实文;;太阳电池的双指数简化模型[J];太阳能学报;2008年08期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈清平;光伏电池模拟器的研究与设计[D];湖南大学;2014年

2 刘鸿飞;基于无电解电容LED驱动电源的研究[D];广东工业大学;2013年

3 王毅;压控型Buck变换器系统分析及设计[D];湖南大学;2013年

4 陈铁军;多模块组合式光伏发电前级系统研究[D];南京理工大学;2013年

5 董秀春;基于预测控制及模糊补偿的网络控制系统的研究[D];青岛科技大学;2012年

6 傅望;数字式光伏阵列模拟器研究[D];重庆大学;2011年

7 曹伟;基于DSP的数字光伏模拟器研究[D];合肥工业大学;2009年

8 刘万明;数字式太阳能电池阵列模拟器的研究[D];电子科技大学;2009年

9 韩朋乐;数字式光伏电池阵列模拟器的研究与设计[D];电子科技大学;2009年

10 申翔;大功率开关电源并联均流系统的研究[D];合肥工业大学;2007年

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本文编号：538911