【摘要】：在國(guó)內(nèi)外能源消耗和環(huán)境問(wèn)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(hào)。以太陽(yáng)能為首的新能源開(kāi)發(fā)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。在太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)和利用過(guò)程中,真實(shí)的太陽(yáng)能光伏電池易受到環(huán)境因素的影響,從而使得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,導(dǎo)致太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)效率降低,開(kāi)發(fā)進(jìn)程減緩。而利用太陽(yáng)能電池模擬器取代真實(shí)太陽(yáng)能電池陣列進(jìn)行太陽(yáng)能電池的開(kāi)發(fā)研究,不僅開(kāi)發(fā)效率提高,而且開(kāi)發(fā)成本也得到了大幅降低。因此,本課題對(duì)太陽(yáng)能電池模擬器進(jìn)行了如下幾點(diǎn)研究:(1)分析了太陽(yáng)能電池的工作原理以及一般的太陽(yáng)能電池系統(tǒng),對(duì)太陽(yáng)能電池輸出特性進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上介紹了太陽(yáng)能電池模擬器的工作原理以及本課題所設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能電池模擬器的結(jié)構(gòu)和工作點(diǎn)確定原理。而且,運(yùn)用太陽(yáng)能電池的物理數(shù)學(xué)模型對(duì)太陽(yáng)能電池在不同環(huán)境條件下的輸出特性進(jìn)行Matlab仿真,驗(yàn)證了模型的正確性,為模擬器的開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。(2)設(shè)計(jì)了太陽(yáng)能電池模擬器硬件電路。在對(duì)比了包括Buck、反激、正激、半橋、全橋五種主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之后,根據(jù)本課題的要求,結(jié)合實(shí)際電路應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn),選擇了正激拓?fù)渥鳛楸菊n題主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上根據(jù)課題要求對(duì)電路進(jìn)行了其它設(shè)計(jì),包括輔助電路的設(shè)計(jì),電壓、電流采集電路的設(shè)計(jì),隔離驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)等,同時(shí)對(duì)硬件電路的元器件選型。(3)設(shè)計(jì)了太陽(yáng)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(shuō)明。在控制算法方面,分析了查表法、斜截法、逐點(diǎn)逼近法三種實(shí)現(xiàn)算法的優(yōu)缺點(diǎn),在此基礎(chǔ)上,提出一種新的算法:變步長(zhǎng)二分逼近法,從而使模擬器的運(yùn)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(jì)完成之后,對(duì)模擬器進(jìn)行了Matlab仿真以及相應(yīng)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)模擬器的合理性和實(shí)用性。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,對(duì)模擬器輸出的穩(wěn)定性及對(duì)突變負(fù)載和環(huán)境變化時(shí)的輸出適應(yīng)進(jìn)行了不同算法的對(duì)比實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了變步長(zhǎng)二分逼近法具有跟蹤速度以及穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì),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(yáng)能利用1.2.1 太陽(yáng)能利用概述二次能源的來(lái)源都是太陽(yáng)能。和其它的能源相比較，太陽(yáng)能具有很明顯的如下兩個(gè)基本優(yōu)勢(shì)：一是它輸入的能量基礎(chǔ)或者說(shuō)代價(jià)為零，二是污染為零[3]。這是常規(guī)能源無(wú)法比擬的。在當(dāng)今資源日益減少，環(huán)境問(wèn)題刻不容緩的關(guān)鍵時(shí)刻，提高對(duì)太陽(yáng)能的利用十分緊要。太陽(yáng)能利用主要有三個(gè)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(jiàn)的太陽(yáng)能熱水器和植物通過(guò)光合作用合成生物能存儲(chǔ)等[4]。而后一方面則是我們常說(shuō)的光伏發(fā)電[5]。

圖 1-2 太陽(yáng)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(yáng)能電池輸出陽(yáng)能電池的電流與其面積成正相關(guān)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，不等。同時(shí)，光照強(qiáng)度越強(qiáng)，溫度越高，Isc值越大升約 78uA[13]。pen Circuit Voltage）：空載電壓，即太陽(yáng)能電池輸出太陽(yáng)能電池的面積大小無(wú)關(guān)，但與光照強(qiáng)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(diǎn)（Working Point）的功率 P=UI。是非線性的，存在一個(gè)最大功率點(diǎn) Pm。其中功率
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM914.4

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本文編號(hào)：2609423