本文關(guān)鍵詞：LED太陽模擬器光學(xué)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

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【摘要】：太陽模擬器是一種模擬太陽光照射特性的光源裝置,廣泛應(yīng)用于光伏、航空等領(lǐng)域。太陽模擬器需要模擬太陽光的輻射強(qiáng)度、光譜匹配度和均勻度。由于不受天氣影響和輻射穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn),太陽模擬器作為室內(nèi)光源被廣泛應(yīng)用。本論文所設(shè)計(jì)的太陽模擬器主要用于太陽電池的測(cè)試。太陽模擬器以固體光源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的發(fā)光二極管作為太陽模擬器的光源。固體光源發(fā)光二極管具有低電壓驅(qū)動(dòng)、穩(wěn)定性好、壽命長、響應(yīng)時(shí)間短、低碳環(huán)保、頻譜多樣性等優(yōu)點(diǎn),并隨著單光源功率的不斷提高,利用LED作為太陽能模擬器的光源成為可能。本文主要從太陽模擬器的光學(xué)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩個(gè)方面進(jìn)行了研究。詳細(xì)探討了利用不同波長的LED實(shí)現(xiàn)國家和國際標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的A級(jí)太陽模擬器光學(xué)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在對(duì)太陽模擬器的光譜匹配研究中,詳細(xì)討論了如何選擇LED峰值波長及發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。在國家和國際標(biāo)準(zhǔn)中,將太陽模擬器400nm～1100nm全波段的光譜輻照度分布劃分成六個(gè)部分,并規(guī)定了六個(gè)波段內(nèi)的光譜輻照度分布占全波段光譜輻照度的百分比,根據(jù)光譜輻照度的劃分,課題中依次選取十一種峰值波長的大功率LED作為LED太陽模擬器的光源。在光譜匹配中,首先根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得到各類LED需要在有效輻照面上的光譜輻照度,然后調(diào)整各類LED的驅(qū)動(dòng)電流依次達(dá)到有效輻照面上的標(biāo)準(zhǔn)輻照度,達(dá)到全波段的光譜匹配。在LED太陽模擬器的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,首先進(jìn)行LED光源陣列的排列設(shè)計(jì),然后進(jìn)行光學(xué)軟件Tracepro的仿真優(yōu)化,得到十一類LED光源在輻照面上各自的輻照度情況,最后分析照度分布情況,總結(jié)得到輻照不均勻度的優(yōu)化方法。通過軟件的仿真模擬指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),得到局部驅(qū)動(dòng)LED光源的控制方法。光學(xué)系統(tǒng)采用兩次聚光的方法,首先是小角度LED封裝透鏡的一次聚光,,然后是采用高反射率材料的反射腔二次聚光。通過軟件的仿真模擬,得到反射腔的長度為150mm�？刂葡到y(tǒng)采用降壓穩(wěn)流模塊作為LED的驅(qū)動(dòng)電源,并且可以通過軟件控制LED的光強(qiáng)。在輻照不均勻度的實(shí)驗(yàn)測(cè)試中,采用晶硅太陽電池作為探測(cè)器,并將有效輻照面160mm×160mm劃分為64個(gè)區(qū)域進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果顯示LED太陽模擬器的輻照不均勻度達(dá)到A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。LED太陽模擬器的輻照不均勻度為1.61%,輻照不穩(wěn)定度為0.56%。最后還搭建了太陽電池伏安特性測(cè)試系統(tǒng),自己編寫了測(cè)試軟件,實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽電池的各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)試。
【關(guān)鍵詞】：LED太陽模擬器 AM1.5 光譜匹配 Tracepro 輻照不均勻度 輻照不穩(wěn)定度
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM914.4;TN312.8
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 太陽模擬技術(shù)9-10
• 1.2 太陽模擬器國內(nèi)外研究發(fā)展?fàn)顩r10-14
• 1.2.1 太陽模擬器國內(nèi)研究發(fā)展現(xiàn)狀10
• 1.2.2 太陽模擬器國外研究發(fā)展現(xiàn)狀10-14
• 1.3 太陽模擬器光源發(fā)展史14-15
• 1.4 課題研究意義及創(chuàng)新點(diǎn)15
• 1.4.1 課題研究意義15
• 1.4.2 創(chuàng)新點(diǎn)15
• 1.5 本課題研究的主要內(nèi)容及需要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)15-16
• 1.6 本章小結(jié)16-17
• 第二章 LED固體光源17-21
• 2.1 LED發(fā)光原理17
• 2.2 LED的主要參數(shù)與特性17-20
• 2.2.1 LED光譜特性17-18
• 2.2.2 LED電學(xué)特性18-19
• 2.2.3 LED的配光19
• 2.2.4 LED的響應(yīng)時(shí)間19
• 2.2.5 LED的熱學(xué)特性19
• 2.2.6 LED發(fā)光波長與顏色關(guān)系19-20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 第三章 太陽模擬器技術(shù)指標(biāo)21-25
• 3.1 輻照強(qiáng)度21
• 3.2 光譜分布21-22
• 3.3 輻照不均勻度22-23
• 3.4 輻照不穩(wěn)定度23
• 3.5 本章小結(jié)23-25
• 第四章 LED太陽模擬器光譜匹配25-31
• 4.1 LED選擇25-27
• 4.1.1 LED波長選擇25-26
• 4.1.2 燈珠結(jié)構(gòu)選擇26-27
• 4.2 光譜輻照度分布匹配27-29
• 4.3 本章小結(jié)29-31
• 第五章 LED太陽模擬器光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)31-41
• 5.1 設(shè)計(jì)思路31-32
• 5.2 設(shè)計(jì)方案32-33
• 5.3 LED陣列光源設(shè)計(jì)33
• 5.4 軟件仿真模擬33-38
• 5.4.1 軟件簡(jiǎn)介33-34
• 5.4.2 建立模型34
• 5.4.3 建立光源34-35
• 5.4.4 光線追跡35
• 5.4.5 輻照不均勻度仿真模擬35-38
• 5.5 本章小結(jié)38-41
• 第六章 LED太陽模擬器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)41-53
• 6.1 電源驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)41-45
• 6.1.1 電源驅(qū)動(dòng)硬件電路設(shè)計(jì)41-43
• 6.1.2 電源驅(qū)動(dòng)軟件程序設(shè)計(jì)43-45
• 6.2 太陽電池伏安特性測(cè)試系統(tǒng)45-48
• 6.2.1 太陽電池伏安特性測(cè)量方法45-46
• 6.2.2 探針排46-47
• 6.2.3 數(shù)據(jù)處理軟件47-48
• 6.3 LED太陽模擬器組裝調(diào)試及測(cè)試48-51
• 6.3.1 測(cè)試條件49
• 6.3.2 輻照強(qiáng)度測(cè)試49
• 6.3.3 光譜匹配測(cè)試49-50
• 6.3.4 輻照不均勻度調(diào)整及測(cè)試50-51
• 6.3.5 輻照不穩(wěn)定度測(cè)試51
• 6.3.6 測(cè)量結(jié)果51
• 6.4 本章小結(jié)51-53
• 第七章 總結(jié)與展望53-54
• 7.1 主要結(jié)論53
• 7.2 成果53
• 7.3 展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-57
• 附錄：作者在攻讀專業(yè)碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及申請(qǐng)的專利57

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1 楊林華;李z閹，

本文編號(hào)：967545