太阳能电池板综合测试系统的研究

【摘要】：随着人们对于能源短缺和环境污染问题的重视，太阳能电池产业已得到了蓬勃发展，太阳能终将成为未来能源的主力之一。因此，针对太阳能电池产品研制和生产过程中的重要设备—太阳能电池板综合测试系统的研究有着十分重要的意义。 本文介绍了太阳能电池及其测试技术，分析了太阳能电池的测试原理和测试方法。在此基础上提出了一种高性能的太阳能电池板综合测试系统的设计方案。 系统利用短弧氙灯作为模拟光源设计太阳模拟器，并为该模拟器配备了供电电源系统。采用数据采集卡和计算机相结合的测试方式，实现了对太阳能电池电压值和电流值的采样。在硬件方面，所设计的模块包括：电子负载模块、电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块和辐照度采集模块，其中电压和电流的采集都实现了量程可变。在软件方面，本文使用Visual C++与MATLAB联合编程的方式，设计了系统的主程序，实现了对数据的采集、分析、管理和对比；在数据分析中，使用MATLAB的神经网络工具箱建立模型，实现对光谱失配的修正。 根据仿真测试，所模拟的光源具有均匀和稳定的优点。经过测试以及结果的分析，本系统满足工业设计中的测试高效、界面友好、精度高等要求，达成了预期设计的目标。 【关键词】：太阳能电池测试 模拟太阳光源 数据采集 伏安特性
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 致谢7-11
• 插图清单11-13
• 表格清单13-14
• 第一章 绪论14-17
• 1.1 研究背景和现状14-15
• 1.1.1 研究背景14
• 1.1.2 国内外研究现状14-15
• 1.2 研究内容和主要工作15-17
• 第二章 太阳能电池板测试方案17-24
• 2.1 太阳能电池工作原理17
• 2.1.1 太阳能电池结构17
• 2.1.2 太阳能电池工作原理17
• 2.2 太阳能电池性能参数17-19
• 2.2.1 太阳能电池的等效电路17-18
• 2.2.2 太阳能电池性能参数18-19
• 2.3 太阳能电池测试方法19-21
• 2.3.1 太阳能电池测试标准条件19-20
• 2.3.2 太阳能电池伏安特性曲线测量20
• 2.3.3 光谱响应测试20-21
• 2.4 太阳能电池伏安特性测试方案21-23
• 2.4.1 伏安特性测试原理21-22
• 2.4.2 四线制测量22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 模拟太阳光源系统设计24-32
• 3.1 模拟太阳技术的介绍24
• 3.2 模拟太阳光源的光学设计24-26
• 3.2.1 模拟器光源设计24-25
• 3.2.2 模拟器光学系统工作原理25
• 3.2.3 光学积分器25-26
• 3.2.3.1 光学积分器原理25
• 3.2.3.2 光学积分器均匀化分析25-26
• 3.3 模拟太阳光源的电源设计26-27
• 3.4 模拟太阳光源的仿真验证27-30
• 3.4.1 仿真方法27
• 3.4.2 建模27-28
• 3.4.3 辐照均匀性验证28-30
• 3.5 辐照不均匀度与辐照不稳定度计算30-31
• 3.6 本章小结31-32
• 第四章 系统的数据采集设计32-47
• 4.1 数据采集卡32-34
• 4.1.1 数据采集卡的选择32-33
• 4.1.2 数据采集卡性能33-34
• 4.2 系统的硬件设计34-40
• 4.2.1 系统的整体设计34-35
• 4.2.2 电子负载控制模块设计35-37
• 4.2.3 电压采集模块电路设计37
• 4.2.4 电流采集模块电流设计37-38
• 4.2.5 温度采集模块电路设计38-39
• 4.2.6 辐照度采集模块电路设计39-40
• 4.2.7 系统的抗干扰措施40
• 4.3 数据采集部分程序设计40-46
• 4.3.1 数据采集部分软件的选择40
• 4.3.2 程序整体流程40-41
• 4.3.3 ADC 模块程序设计41-43
• 4.3.4 温度测试模块软件设计43-45
• 4.3.5 DAC 模块程序设计45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 系统的软件设计47-59
• 5.1 主程序的软件选择47
• 5.2 伏安特性曲线的修正47-53
• 5.2.1 误差来源47
• 5.2.2 温度失配修正方法47-49
• 5.2.3 光谱失配修正方法49-53
• 5.2.3.1 修正方法的理论分析49-50
• 5.2.3.2 修正方法的数学建模50-52
• 5.2.3.3 修正方法的计算52-53
• 5.3 主程序设计53-58
• 5.3.1 主程序功能描述53-54
• 5.3.2 各模块功能介绍54-58
• 5.4 结果分析58
• 5.5 本章小结58-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 6.1 研究总结59
• 6.2 工作展望59-61
• 参考文献61-63
• 攻读硕士学位期间发表的论文63-64

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