發(fā)布時(shí)間：2020-05-11 23:14

【摘要】： 本文主要研究了一種新型的中大功率光伏陣列模擬器。 首先介紹了太陽(yáng)能的開發(fā)和利用，簡(jiǎn)單介紹了光伏系統(tǒng)及光伏陣列，并在此基礎(chǔ)上介紹了課題研究的背景意義以及國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。隨后本文詳細(xì)介紹了太陽(yáng)能電池的工作原理，給出了其等效電路模型，分析了光伏陣列的I-V，P-V輸出特性，及外界因素對(duì)輸出特性的影響，建立了數(shù)學(xué)模型，并在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建了其仿真模型，為之后模擬器的研究奠定了基礎(chǔ)。接著文章介紹了該模擬器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理，并在傳統(tǒng)模擬器跟蹤負(fù)載工作點(diǎn)原理的基礎(chǔ)上，做了出兩點(diǎn)改進(jìn)，提出了一種新的負(fù)載工作點(diǎn)跟蹤辦法。該辦法避免使用復(fù)雜的算法，兼顧了工作性能和成本，并且能實(shí)時(shí)反映外界因素對(duì)光伏陣列的影響。 根據(jù)光伏陣列模擬器的要求，選擇了半橋變換器作為主功率拓?fù)�，并�?duì)其工作原理進(jìn)行了分析，給出了詳盡的硬件設(shè)計(jì)。在兩點(diǎn)改進(jìn)的思路下，設(shè)計(jì)了一種新的電路，該電路可以周期性的從零到最大歷遍太陽(yáng)能電池輸出電壓和電流上的每個(gè)點(diǎn)，并通過采樣比較模塊提供功率電路跟隨的參考點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，給出了濾波電路，驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，后級(jí)DC／DC電路等的設(shè)計(jì)。最后詳細(xì)推導(dǎo)了功率電路的小信號(hào)模型，設(shè)計(jì)了其控制回路。 本文通過一個(gè)開路電壓200V，短路電流7A，最大功率點(diǎn)功率1kW的光伏陣列模擬器樣機(jī)驗(yàn)證了理論分析，并給出了模擬器在不同靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)的波形。實(shí)驗(yàn)證明該模擬器的靜態(tài)工作點(diǎn)與所模擬的樣品太陽(yáng)能電池的輸出特性相吻合，并能夠動(dòng)態(tài)模擬負(fù)載小范圍變化的工作情況。
【圖文】：

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文相并網(wǎng)和三相并網(wǎng)。光伏系統(tǒng)構(gòu)成框圖構(gòu)成如圖1一1所示l’2]。太太陽(yáng)能電池板板板板板板板板板板板板板 板板板板板板 DDDDDDD口 DCCCCC蓄電池池 池直流負(fù)載載 控控制器器 器逆變器器 器交流負(fù)載載圖1一1(a)光伏系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行結(jié)構(gòu)框圖電電電電電電電電 電電電電電 電電網(wǎng)網(wǎng) 太太陽(yáng)能電池板板板板板板 板逆變器器 器 器 DDDDDDDQDCCCCCCCCCCCCCCC交交交交交交 交交流負(fù)載載...控制器 器 器器器器器器圖1一1(b)光伏系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)框圖1.2.2光伏陣列光伏陣列是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，是光伏系統(tǒng)的重要組成部分，是光伏系統(tǒng)中能量提供部分，如圖1一2所示。它決定了光伏系統(tǒng)的發(fā)電量，合理選擇光伏陣列的構(gòu)成和配置，研究光伏陣列的特性等成了光伏發(fā)電系統(tǒng)的重中之重。從理論上講，光伏陣列是由若干個(gè)太陽(yáng)電池組件經(jīng)過串，并聯(lián)組成，發(fā)電量是這些電池發(fā)電量的組合。但是光伏陣列的實(shí)際發(fā)電量卻大大低于理論設(shè)計(jì)，內(nèi)部原因就在于單塊電池的連接引起的陣列的組合效率損失，單塊電池?fù)p壞造成的電壓不均衡等，外界環(huán)境因素則包括陣列的高度

2.1太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介太陽(yáng)能電池單體是一種能夠?qū)⑻?yáng)光中的輻射能量轉(zhuǎn)換為電能的半導(dǎo)體裝置。它是由多個(gè)P加結(jié)串聯(lián)組成的，其轉(zhuǎn)換效率一般為百分之十到百分之二十左右。常規(guī)太陽(yáng)電池大多由一個(gè)P型底座及N型薄層的P洶結(jié)所構(gòu)成，并且在其背面有一層平整的金屬將這種光伏元件與負(fù)載連接1261。太陽(yáng)能電池單體是用于光電轉(zhuǎn)換的最小單位，輸出電壓很小，輸出電流也很小，一般不能單獨(dú)作為電源使用，如圖1(a)所示。一般廠家需要將電池單體進(jìn)行串并聯(lián)并封裝后，構(gòu)成太陽(yáng)能電池組件，就可以構(gòu)成單獨(dú)作為電源使用的最小單位。單個(gè)太陽(yáng)能電池組件的輸出電壓一般在10V一20V之間，可以為蓄電池充電，，應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域和系統(tǒng)中，如圖1(b)所示。由于單個(gè)的光伏電池組件的輸出功率有限，實(shí)際的大功率光伏系統(tǒng)中，需要將電池用導(dǎo)線以串并聯(lián)的形式連成陣列，來(lái)產(chǎn)生實(shí)際的功率，就構(gòu)成了太陽(yáng)能電池的方陣，或者光伏陣列16，27]，如圖1(c)所示。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TP337

【引證文獻(xiàn)】

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2 陳亞愛;師宇騰;閆德剛;周京華;;太陽(yáng)能光伏陣列模擬器綜述[J];電源技術(shù);2012年02期

3 孔令志;張國(guó)偉;李寧寧;;基于MPPT算法的光伏模擬微源實(shí)現(xiàn)方法研究[J];華東電力;2011年09期

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2 傅望;數(shù)字式光伏陣列模擬器研究[D];重慶大學(xué);2011年

3 李大生;可編程電源及負(fù)載模擬裝置[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

4 師宇騰;太陽(yáng)能光伏陣列模擬器的研究[D];北方工業(yè)大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2659217