光伏电池阵列模拟电源的研究与设计

【摘要】： 光伏发电是新能源发电的重要方式,随着太阳能光伏发电系统的应用越来越广泛,对光伏系统的开发和测试的要求越来越高。在光伏系统的研发过程中采用光伏电池阵列模拟电源代替实际的光伏电池阵列可减少开发成本、降低实验风险、提高开发效率。本文围绕光伏电池阵列模拟电源这一课题展开研究。 首先在分析光伏电池光电转换机理与常见光伏电池及组件数学模型的基础上,推导出了适用于光伏电池组件阵列输出特征模拟的工程化的数学模型。利用该模型可仿真出在阴影遮挡、不均匀光照等气候条件下发电效率急剧下降,组件阵列组合特性存在多个输出功率峰值的现象；同时利用该模型可以求解出不同内阻特征的光伏电池并联导致系统发电效率损失的数值。 并联结构是光伏模拟电源常见的组成方式,本文在详细的分析并联模拟电源系统建模与控制特点的基础上,建立了双BUCK并联闭环系统的数学模型。仿真研究表明,该系统在某些反馈参数条件会引起系统出现分叉等混沌现象,导致系统失稳,表明系统稳定性与闭环系统状态参数密切相关。 在研究单BUCK电路光伏电池阵列模拟电源的经典控制器与状态空间平均模型状态反馈控制的基础上,针对并联系统存在分又等混沌现象的问题,提出了一种并联均衡的博弈算法,建立了基于电源内阻均衡的博弈方程组,求解出在不同控制目标条件下,并联电源系统的均衡控制策略与最优工作点。 在详细电路理论分析的基础上,设计了光伏电池阵列模拟电源样机。各部分电路的测试实验结果表明：信号采样与调理电路准确可靠,模拟样机的短路保护迅速且功能完善；稳态控制精度与动态响应过渡过程性能良好,达到了预期的设计目的。 【关键词】：光伏电池 仿真 模拟电源 控制器
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 光伏发电的发展状况7-8
• 1.2 光伏发电系统简介8-10
• 1.2.1 光伏电池的伏安特性9-10
• 1.2.2 光伏发电的最大功率跟踪10
• 1.3 硬件在环仿真介绍10-11
• 1.4 光伏电池阵列模拟电源介绍11-12
• 1.5 光伏电池阵列模拟电源的研究现状12
• 1.6 研究意义12-13
• 1.7 论文的主要内容13-15
• 第二章 光伏电池阵列的数学模型及其仿真15-29
• 2.1 光伏电池发电原理15-16
• 2.2 光伏电池的数学模型16-22
• 2.2.1 单指数模型16-17
• 2.2.2 双指数模型17-18
• 2.2.3 不均匀光照下的光伏电池阵列模型18-21
• 2.2.4 工程应用模型21-22
• 2.3 光伏电池阵列模型的仿真与分析22-28
• 2.3.1 光伏电池阵列simulink模型建立与仿真分析22-23
• 2.3.2 不均匀光照下光伏电池阵列仿真分析23-26
• 2.3.3 不同规格光伏电池并联阵列仿真分析26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 模拟电源分析与建模控制29-53
• 3.1 模拟电源拓扑对比29-32
• 3.2 模拟电源控制难点分析32-39
• 3.2.1 模拟电源控制难点32
• 3.2.2 并联模拟电源控制存在的问题32-35
• 3.2.3 并联模拟电源仿真分析35-39
• 3.3 光伏电池阵列模拟电源模型与仿真39-45
• 3.3.1 模拟电源电路经典模型39-42
• 3.3.2 模拟电源电路状态空间平均模型42-45
• 3.4 并联均衡分析45-51
• 3.5 本章小结51-53
• 第四章 光伏电池阵列模拟电源样机设计53-71
• 4.1 光伏电池阵列模拟电源系统结构概述53
• 4.2 主功能硬件设计53-64
• 4.2.1 主回路设计54-58
• 4.2.2 控制回路设计58-64
• 4.3 辅助功能设计64-68
• 4.3.1 短路保护设计64-65
• 4.3.2 过压保护设计65-66
• 4.3.3 控制器自锁设计66-68
• 4.4 控制算法设计68-70
• 4.4.1 光伏电池阵列曲线生成68-69
• 4.4.2 稳定控制算法69-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第五章 实验结果及分析讨论71-81
• 5.1 电路实验71-76
• 5.1.1 传感器电路实验71-74
• 5.1.2 IGBT驱动保护实验74-76
• 5.2 功能实验及分析76-79
• 5.2.1 主回路关键点波形76-77
• 5.2.2 光伏电池阵列模拟电源静态工作点77-79
• 5.2.3 光伏电池阵列模拟电源动态特性实验79
• 5.3 实验结果讨论79-81
• 第六章 总结与展望81-83
• 参考文献83-86
• 致谢86-87

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

一种改进的光伏发电系统MPPT控制方法    王志敏;张建军;郭燕琼;

局部遮挡条件下的最大功率点跟踪    张正言;高翔;孙耀杰;陆起涌;

光伏阵列模拟器的设计    韩雄

光伏发电的最大功率点跟踪和并网逆变器的研究    张正言

开关电源的分布式并联均流技术概述    施三保;

基于CAN总线的并联DC/DC变换器数字均流技术    胡雪莲;王雷;陈新;

太阳能电池阵模拟器的设计和研究    饶建业;李永东;李谦;沈智宇;

光伏发电的最大功率跟踪算法研究    陈兴峰,曹志峰,许洪华,焦在强

太阳能开发利用的现状及发展趋势    高峰,孙成权,刘全根

我国太阳能光伏产业发展形势和思考    赵玉文

一种太阳能电池最大功率点跟踪的算法研究    唐敏;任奇;

数字式太阳电池阵列模拟器    苏建徽,余世杰,赵为,沈玉梁,吴敏达,何慧若

局部阴影条件下光伏模组特性的建模与分析    刘邦银;段善旭;康勇;

太阳能光伏模板仿真模型的研究    崔岩;蔡炳煌;李大勇;董静微;石德全;胡宏勋;

基于UCC3895的新型通信AC-DC变换器的设计    吴江;

谐振技术的应用研究    张吉亮;

变电站光伏直流系统的研究与应用    林航;陈晓明;

LabVIEW在染料敏化太阳电池测试系统中的应用    张玉香;陈双宏;翁坚;戴松元;

基于TMS320LF2407A的电力逆变器研制    袁一鸣;江明;

太阳电池及其发展方向    吕建;殷洪亮;

家用太阳能光伏电源系统优化设计    龙维绪;王志刚;刘祖明;廖华;

光伏控制器新型充电管理模式研究    普平贵;

直流脉宽数字调速系统中电磁干扰的解决方法    张均华 ,肖国春 ,徐峰 ,王兆安

基于数字控制单相PFC系统的研究    莫丽琴;

太阳能光伏阵列的温度与红外特性分析    王培珍;

基于主动均衡技术的电动汽车电池管理系统    傅尧;潘博;郑百祥;

基于BUCK-BOOST变换器的T-S模糊建模与控制    陈进军;纪志成;

环境保护中高压脉冲等离子体技术的应用    谢瑞;刘军;李武华;何湘宁;

非均匀辐射条件下光伏阵列建模及运行稳定性分析    张渊明;孙彦广;张云贵;

基于PSIM9.0的单相光伏逆变系统的仿真研究    孙冰;白树忠;郑世松;

光伏并网逆变系统MPPT算法仿真与研究    刘鑫;石景波;

基于高斯伪谱法的舰载机偏心拦阻过程最优控制    马善智;陈国平;何欢;

大信号开关调压系统的仿真与实验    张常年;潘彤;

低成本太阳能级硅材料制备技术    张军;毛协民;傅恒志;

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

高频开关电源的高效集成单周期控制策略研究    李思臻

基于磁粉离合器的汽车起步控制策略研究    吴晓刚

开关电源的协同控制理论及脉宽调制应用技术研究    王前

质子交换膜燃料电池的综合智能协调控制研究    詹跃东

激励政策下发电企业可再生能源战略投资研究    俞萍萍

有机基太阳能电池中有序结构材料及其界面和性能    杨志胜

LCC-SPRC高压高频大功率电除尘电源的理论分析与功率参数设计    刘军

基于电磁感应原理的水下非接触式电能传输技术研究    李泽松

光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究    于蓉蓉

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

小型风机并网逆变器研究    马记

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

电流型Z源逆变器主电路控制策略研究    翟清震

开关型YAG脉冲激光电源系统的研究    赵航

多电平Buck直流变换器技术的研究    岳殿霞

半导体激光器智能化电源设计    赵鹏

太阳能电池用α-SiC_x:H薄膜的制备与性能研究    张瑞丽

兆瓦级风机变桨系统研究    李文博

变流技术在分布式发电和微电网上的应用    彭方正;

基于改进扰动观察法的光伏阵列最大功率点跟踪    刘邦银;段善旭;刘飞;徐鹏威;

单位功率因数PWM整流器双闭环PI调节器设计    赵振波,李和明

基于电网电流检测的配网静止同步补偿器控制方法的研究    伏祥运;王建赜;纪延超;范伟锋;

计及感应电动机负荷的光伏并网系统的小干扰稳定性分析    韩肖清;田华;王鹏;

漏磁变压器的设计    金潮勇;

移相控制全桥ZVS-PWM变换器的分析与设计    张剑;张相志;李建兵;

几种光伏系统MPPT方法的分析比较及改进    徐鹏威;刘飞;刘邦银;段善旭;

太阳能电池阵模拟器的设计和研究    饶建业;李永东;李谦;沈智宇;

一种应用于光伏系统MPPT的变步长扰动观察法    朱铭炼;李臣松;陈新;龚春英;

一种新型的最大功率跟踪实现方法在太阳能充电器中的应用    岳新苗;吴捷;张先勇;

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

太阳能光伏并网发电系统的优化设计与控制策略研究    董密

光伏并网发电系统MPPT及孤岛检测新技术的研究    张超

微电网逆变电源控制策略的研究    张文波

基于SPWM技术的独立逆变电源设计    宋淑苹

基于LCL滤波器的三相并网逆变器的研究    魏星

1kVA单级式光伏并网逆变器的研制    孙继健

独立光伏发电的自动跟踪系统    刘莫尘

3KW光伏并网逆变器的研制    肖巧景

独立光伏发电系统及其MPPT的研究    王厦楠

级联式流馈推挽DC/DC变换器的研究    黄剑峰

太阳能（光伏）应用系统优化控制的研究    姚雪梅

太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪研究    王武军

光伏电源最大功率点跟踪控制方法研究    雷元超,陈春根,沈骏,黄跃杰,陈国呈

再生能源系统中太阳能电池仿真器的研究    宋平岗

分布式可再生能源发电系统研究    贾要勤,杨仲庆,曹秉刚

光伏发电系统最大功率点跟踪控制    陈桂兰,孙晓,李然

21世纪我国光伏产业发展战略思考    赵玉文

我国太阳能资源及其开发利用    赵媛,赵慧

我国可再生能源发电新政策设计思路探讨    庄幸

直流电源模块并联动态均流技术方法研究    向龙,张胜发,姚国顺,陈丹

MMS政策的实现方式及其适应性分析    任东明

光伏发电的最大功率跟踪算法研究    陈兴峰,曹志峰,许洪华,焦在强

纳米科学技术与光伏电池    王长贵 ,周帅先

2001年世界光伏电池产量    王长贵

人类将提前迎接太阳能时代    何祚庥,陈立泉

基于光伏电池和直流压缩机的太阳能冰箱可行性分析    陈观生;

光伏窗口    德松;

采用滞环比较法实现太阳能电池的最大功率追踪    朱炜锋;张宇祥;王文静;

有光就有电:“无线世界”向我们走来    鹏飞;

高纯多晶硅及晶体硅光伏电池硅片    王长贵;

跟不上,就要被淘汰    吕志新;

光伏电池单元最大功率点跟踪的直接检测法    唐文芳;丁宣浩;卢文全;

石墨烯材料光伏电池的研究    印寿根;陈永胜;

包含近场热传递的热光伏电池系统的性能分析    翟小锋;赖建军;

面向生物体系的980nm激光驱动光伏电池    陈志钢;张丽莎;胡俊青;

光伏电池工程用数学模型研究    傅望;郭珂;周林;

光伏电池表面周期性微结构减反特性分析与计算    徐琴芳;忽满利;李听昕;赵佩;高平安;梁磊;向光华;孙浩;

第三代光伏电池:高效与低成本    Martin A.Green;

混合溶剂对共轭聚合物/富勒烯衍生物薄膜光伏电池性能的影响    谢志元;赵云;付莹莹;

硫化镉奈米粒对聚3-己基噻吩/苯基C61丁酸甲酯光伏电池效率提高与其对光伏电池薄膜材料结构排列之影响    陈锦地;黄昱瑞;刘舜维;郑照翰;王俊凯;

叠层结构GaInAsSb热光伏电池的设计和优化    彭新村;李国兴;张宝林;赵晓薇;董鑫;郑伟;杜国同;

基于离子液体的硅纳米线阵列的光伏电池    申小娟;张付特;宋涛;孙宝全;

材料公司为夺市场进行技术比拼    金秋

全球首架新能源飞机合作研制    马浩剑

中电投西安100万千瓦光伏电池项目开工    通讯员 程兴东　安娜

无锡尚德明春在日开卖光伏电池    本报记者 陈其珏

国产光伏电池量大价低    记者 胡丹

太阳能：前景一片光明    继宏(编译)

上市公司围攻太阳能电池关键技术    本报记者　 鲁长波 施俊

让太阳能发电价格降到1元/度    刘婷婷 赵关良

江苏无锡尚德光伏电池规模化生产成为国际新标杆    戚善成

阿旗两个新能源项目同日开工    记者 陈明　田鹏程

多酸/ZnO光伏电池的构建和性能研究    罗新泽

无线传感器节点能量管理系统的研究    赵清华

丙二腈取代烷基喹吖啶酮化合物的合成、结构与光伏特性研究    周天雷

光伏电池表面微结构制备及其抗反射性能研究    张伟

热管式光伏光热综合利用系统的理论和实验研究    符慧德

太阳能级硅（SOG-Si）光伏电池中多孔硅吸杂工艺及其神经网络分析方法研究    张彩珍

光伏发电系统逆变技术研究    吴春华

用于现代电源系统的若干关键控制芯片研究与设计    章丹艳

小型光伏系统及其关键问题研究    胡义华

使用多层光学介质薄膜滤光的聚光太阳能发电技术的理论与实验研究    寿春晖

光伏电池阵列模拟电源的研究与设计    周昶

双电源太阳能路灯系统的研究    司传涛

金属/氧化物多层膜及新型光伏材料的研究    张力

独立光伏发电的自动跟踪系统    刘莫尘

光伏并网发电系统控制方法的研究    杨建菲

光伏电池阵列特性测试系统研究    李二帅

高效率热光伏电池系统的设计    翟小锋

新型光伏电池减反膜结构的优化设计与性能分析    马佑桥

氧化锌有机聚合物光伏电池的设计研究    王跃廷

基于超级电容器储能的独立光伏发电系统研究    张瑞宁