光伏电池阵列特性测试系统研究

【摘要】：随着社会经济发展,太阳能等可再生能源将替代常规能源,成为保护地球生态环境的清洁能源。太阳能电池是光伏发电系统的重要组成部分,与系统的工作效率和发电量有密切关系,提高太阳能电池的能量转换效率可以增加太阳能的利用率。由于实际应用中存在一些因素会对太阳能电池的特性产生影响,因此,在配置光伏电池阵列时,需要对其特性进行测试,选择满足要求的电池阵列,提高光伏发电系统的工作效率。 本文通过分析光伏电池阵列的伏安特性和测试要求,设计了测试系统,论述了系统总体结构,并对系统测试原理进行了研究,简要分析了系统主要部分的功能。 通过研究太阳能电池的相关特性,建立其数学模型,并确定了测试条件下伏安特性的计算方法。通过对几种常用的太阳能电池特性测试方法进行分析比较,选择动态电容充电测试法作为系统的测试方法。 根据系统整体方案和动态电容充电测试方法,按照系统硬件部分的功能和结构,设计了系统主要部分电路,并对电路功能进行了详细论述。系统选择TMS320F2806DSP芯片作为控制单元,实现对系统的整体控制。通过参数计算和器件选型,主要设计了系统硬件部分的充放电电路、数据采样电路、IGBT(?)区动电路以及显示电路等,并对系统保护方法进行了具体分析。 针对系统硬件电路的功能及系统软件的设计要求,分析和设计了测试主程序、数据采样程序、数字滤波程序以及显示程序等系统软件的主要部分,并对各部分功能进行了简要论述。 根据太阳能电池的数学模型和动态电容充电测试方法,建立系统的MATLAB/Simulink仿真模型,对系统进行仿真,得出测试条件下光伏电池阵列输出的伏安特性曲线。通过对实验测试结果与仿真结果进行对比,表明测试方法的准确性和系统的可行性。 【关键词】：光伏电池阵列 数学模型 伏安特性 动态电容充放电
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 论文选题的背景及意义7-8
• 1.2 光伏发电的发展与趋势8-11
• 1.2.1 国外光伏发电发展概况8-9
• 1.2.2 国内光伏发电发展概况9-10
• 1.2.3 光伏发电发展趋势10-11
• 1.3 论文研究目的及主要内容11-12
• 第二章 光伏电池阵列特性测试系统方案设计12-16
• 2.1 系统方案论述12-15
• 2.1.1 系统测试原理12-13
• 2.1.2 系统总体结构13
• 2.1.3 系统主要部分功能13-15
• 2.2 系统指标及要求15
• 2.3 本章小结15-16
• 第三章 光伏电池阵列的基本特性及测试方法16-34
• 3.1 太阳能电池16-17
• 3.1.1 工作原理16
• 3.1.2 光伏电池阵列16-17
• 3.2 太阳能电池的特性17-21
• 3.2.1 太阳能电池的基本特性18-20
• 3.2.2 太阳能电池的伏安特性20-21
• 3.3 太阳能电池数学模型21-25
• 3.3.1 太阳能电池等效电路21-22
• 3.3.2 太阳能电池数学模型的建立22-25
• 3.4 光伏电池阵列特性测试方法的选择25-29
• 3.4.1 系统测试条件25
• 3.4.2 可变电阻测试法25-26
• 3.4.3 电子负载测试法26-27
• 3.4.4 动态电容充电测试法27-29
• 3.5 伏安特性计算方法的研究29-30
• 3.6 采样数据的数字滤波处理30-33
• 3.7 本章小结33-34
• 第四章 光伏电池阵列特性测试系统硬件设计34-48
• 4.1 系统硬件部分组成34-35
• 4.2 系统硬件主要参数计算及电路设计35-44
• 4.2.1 系统充放电电路35-37
• 4.2.2 系统数据采样电路37-41
• 4.2.3 IGBT驱动电路41-42
• 4.2.4 系统电源电路42-43
• 4.2.5 系统显示电路43-44
• 4.3 系统控制单元44-47
• 4.4 系统保护电路47
• 4.5 本章小结47-48
• 第五章 光伏电池阵列特性测试系统软件实现48-61
• 5.1 系统测试控制主程序48-50
• 5.2 系统采样及处理程序50-55
• 5.2.1 电压和电流采样控制程序50-52
• 5.2.2 温度和光照强度采样控制程序52-53
• 5.2.3 算术平均值数字滤波子程序53-54
• 5.2.4 电容充电时间测试程序54-55
• 5.3 系统通讯程序55-58
• 5.4 系统显示单元程序58-59
• 5.5 系统异常保护程序59-60
• 5.6 本章小结60-61
• 第六章 系统仿真与结果分析61-67
• 6.1 系统仿真61-64
• 6.1.1 仿真模型建立61-64
• 6.1.2 仿真结果64
• 6.2 结果分析64-66
• 6.3 本章小结66-67
• 总结67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 作者简介72
• 攻读硕士学位期间研究成果72-73

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