【摘要】：在國內(nèi)外能源消耗和環(huán)境問題突出的大背景之下,黨和政府提出了“綠水青山就是金山銀山”的口號。以太陽能為首的新能源開發(fā)成為人們關(guān)注的焦點。在太陽能開發(fā)和利用過程中,真實的太陽能光伏電池易受到環(huán)境因素的影響,從而使得實驗數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,導(dǎo)致太陽能開發(fā)效率降低,開發(fā)進程減緩。而利用太陽能電池模擬器取代真實太陽能電池陣列進行太陽能電池的開發(fā)研究,不僅開發(fā)效率提高,而且開發(fā)成本也得到了大幅降低。因此,本課題對太陽能電池模擬器進行了如下幾點研究:(1)分析了太陽能電池的工作原理以及一般的太陽能電池系統(tǒng),對太陽能電池輸出特性進行了分析。在此基礎(chǔ)上介紹了太陽能電池模擬器的工作原理以及本課題所設(shè)計的太陽能電池模擬器的結(jié)構(gòu)和工作點確定原理。而且,運用太陽能電池的物理數(shù)學(xué)模型對太陽能電池在不同環(huán)境條件下的輸出特性進行Matlab仿真,驗證了模型的正確性,為模擬器的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。(2)設(shè)計了太陽能電池模擬器硬件電路。在對比了包括Buck、反激、正激、半橋、全橋五種主電路拓撲結(jié)構(gòu)之后,根據(jù)本課題的要求,結(jié)合實際電路應(yīng)用的優(yōu)缺點,選擇了正激拓撲作為本課題主電路的拓撲結(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上根據(jù)課題要求對電路進行了其它設(shè)計,包括輔助電路的設(shè)計,電壓、電流采集電路的設(shè)計,隔離驅(qū)動電路的設(shè)計等,同時對硬件電路的元器件選型。(3)設(shè)計了太陽能電池模擬器軟件控制部分,包括微控制器STM32F103RCT6的介紹以及需用模塊的說明。在控制算法方面,分析了查表法、斜截法、逐點逼近法三種實現(xiàn)算法的優(yōu)缺點,在此基礎(chǔ)上,提出一種新的算法:變步長二分逼近法,從而使模擬器的運行效率和準(zhǔn)確性得到提高。(4)在模擬器硬件和軟件部分設(shè)計完成之后,對模擬器進行了Matlab仿真以及相應(yīng)實驗,驗證了所設(shè)計模擬器的合理性和實用性。在實驗過程中,對模擬器輸出的穩(wěn)定性及對突變負載和環(huán)境變化時的輸出適應(yīng)進行了不同算法的對比實驗,驗證了變步長二分逼近法具有跟蹤速度以及穩(wěn)定性好等優(yōu)勢,為模擬器的應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。
【圖文】：

廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文1.2 太陽能利用1.2.1 太陽能利用概述二次能源的來源都是太陽能。和其它的能源相比較，太陽能具有很明顯的如下兩個基本優(yōu)勢：一是它輸入的能量基礎(chǔ)或者說代價為零，二是污染為零[3]。這是常規(guī)能源無法比擬的。在當(dāng)今資源日益減少，環(huán)境問題刻不容緩的關(guān)鍵時刻，提高對太陽能的利用十分緊要。太陽能利用主要有三個方面：光熱轉(zhuǎn)換、光合作用和光電轉(zhuǎn)換。前兩方面包括我們常見的太陽能熱水器和植物通過光合作用合成生物能存儲等[4]。而后一方面則是我們常說的光伏發(fā)電[5]。

圖 1-2 太陽能電池 I-V、P-V 特性曲線Fig.1-2 I-V and P-V characteristic curves of solar cells參數(shù)：ort-Circut Current）：短路電流，即太陽能電池輸出陽能電池的電流與其面積成正相關(guān)。根據(jù)經(jīng)驗，不等。同時，光照強度越強，溫度越高，Isc值越大升約 78uA[13]。pen Circuit Voltage）：空載電壓，即太陽能電池輸出太陽能電池的面積大小無關(guān)，但與光照強度成正比況下，溫度上升一度，，Voc減小約 2-3mV。列曲線上的工作點（Working Point）的功率 P=UI。是非線性的，存在一個最大功率點 Pm。其中功率
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM914.4

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本文編號：2609423