本文關(guān)鍵詞：光伏電池陣列模擬器的研究與設(shè)計

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【摘要】：隨著光伏發(fā)電功率等級的不斷提高,光伏發(fā)電系統(tǒng)的研發(fā)工作也越來越重要。用光伏電池陣列模擬器替代真實光伏電池陣列進行研究實驗,能極大縮短研發(fā)周期,降低研發(fā)成本,提高研發(fā)效率和結(jié)果的可信性。因此,光伏電池陣列模擬器已成為光伏發(fā)電系統(tǒng)研究領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。根據(jù)光伏電池等效電路,詳細分析了其工作原理及輸出特性,建立了光伏電池工程數(shù)學(xué)模型,并在MATLAB中完成了光伏電池仿真實驗。本文基于BUCK主電路拓撲結(jié)構(gòu)和TMS320F2812 DSP控制芯片設(shè)計出了一種光伏電池陣列模擬器系統(tǒng)實驗平臺,并通過對傳統(tǒng)模擬器算法的分析和比較,針對其不足,設(shè)計出了一種能適用于光伏電池陣列模擬器系統(tǒng)的新型智能模糊控制算法。該算法實時采集BUCK變換器輸出電壓代入光伏電池工程數(shù)學(xué)模型,計算電池電流作為模糊控制器的輸入?yún)⒖茧娏?參考電流與實時采集的BUCK變換器輸出電流反饋值的差值及差值變化作為模糊控制器的2個輸入,通過模糊算法閉環(huán)調(diào)節(jié)BUCK功率開關(guān)導(dǎo)通占空比,使BUCK變換器的輸出電壓和電流準確對應(yīng)于光伏電池V-I特性曲線的期望工作點,實現(xiàn)光伏特性模擬。模糊控制器使用三角形模糊隸屬度函數(shù),輸入與輸出變量的論域規(guī)范為[-3,3],模糊規(guī)則49條。為了驗證光伏模擬器模糊控制算法的有效性,建立了Matlab仿真電路模型和光伏模擬器硬件實驗平臺。Matlab/Simulink仿真與實驗平臺的對比實驗結(jié)果表明,該模糊控制光伏模擬器不僅能準確模擬光伏電池的靜態(tài)輸出特性,還能快速跟蹤工作點變化或外部環(huán)境變化的光伏電池動態(tài)輸出特性,其綜合性能相對于傳統(tǒng)模擬器算法有較大提高。
【關(guān)鍵詞】：光伏電池陣列模擬器 BUCK電路 模糊控制 DSP2812 V-I特性曲線
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 太陽能研究背景與意義10-11
• 1.2 光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的國內(nèi)外現(xiàn)狀11-13
• 1.3 光伏電池陣列模擬器13-15
• 1.3.1 光伏電池陣列模擬器的研究背景與意義13
• 1.3.2 光伏電池陣列模擬器的分類13-14
• 1.3.3 光伏電池陣列模擬器的發(fā)展現(xiàn)狀與前景14-15
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容15-16
• 1.5 本文各章節(jié)安排16-17
• 第2章 光伏電池的數(shù)學(xué)建模及其輸出特性分析17-24
• 2.1 光伏電池工作原理和等效電路17-19
• 2.1.1 光伏電池工作原理17
• 2.1.2 光伏電池等效電路模型17-18
• 2.1.3 光伏電池輸出特性曲線18-19
• 2.2 光伏電池工程數(shù)學(xué)模型19-20
• 2.3 光伏電池輸出特性研究20-23
• 2.3.1 光伏電池工程數(shù)學(xué)仿真模型建立20-21
• 2.3.2 光伏電池輸出特性仿真分析21-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 光伏電池陣列模擬器控制算法研究24-37
• 3.1 光伏電池陣列模擬器工作原理24
• 3.2 傳統(tǒng)光伏電池陣列模擬器控制算法24-29
• 3.2.1 逐點逼近法25-26
• 3.2.2 弦截法26-27
• 3.2.3 迭代法27-28
• 3.2.4 四折線法28-29
• 3.3 光伏電池陣列模擬器模糊控制算法研究29-35
• 3.3.1 模糊控制的特點29-30
• 3.3.2 光伏電池陣列模擬器模糊控制原理30-35
• 3.4 光伏電池陣列模擬器模糊控制算法程序流程設(shè)計35-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第4章 光伏電池陣列模擬器系統(tǒng)軟硬件設(shè)計37-56
• 4.1 光伏電池陣列模擬器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)37-38
• 4.2 光伏電池陣列模擬器的硬件電路設(shè)計38-52
• 4.2.1 主電路設(shè)計38-45
• 4.2.2 驅(qū)動檢測電路設(shè)計45-47
• 4.2.3 DSP控制電路設(shè)計47-52
• 4.3 光伏電池陣列模擬器系統(tǒng)的軟件設(shè)計52-55
• 4.3.1 主程序設(shè)計52-53
• 4.3.2 A/D中斷子程序設(shè)計53-54
• 4.3.3 保護中斷子程序設(shè)計54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第5章 仿真與實驗結(jié)果分析56-66
• 5.1 實驗參數(shù)56
• 5.2 光伏電池陣列模擬器系統(tǒng)仿真分析56-59
• 5.2.1 模擬器啟動與工作點突變跟蹤57-58
• 5.2.2 模擬器光照量突變跟蹤58
• 5.2.3 模擬器溫度突變跟蹤58-59
• 5.3 光伏電池陣列模擬器硬件系統(tǒng)實驗分析59-62
• 5.3.1 模擬器啟動性能實驗59-60
• 5.3.2 模擬器工作點突變跟蹤實驗60-61
• 5.3.3 環(huán)境跟蹤實驗61-62
• 5.4 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析62-65
• 5.4.1 光伏電池V-I特性曲線的完全模擬結(jié)果62-64
• 5.4.2 實驗數(shù)據(jù)分析64-65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論與展望66-68
• 參考文獻68-72
• 致謝72-73
• 附錄A（攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文）73-74
• 附錄B（光伏電池的MATLAB文本仿真模型）74

【參考文獻】

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本文編號：538911