光伏阵列I-V特性曲线测试设备研究

【摘要】： 光伏阵列是光伏系统的重要组成部分,它决定了光伏系统的发电量,同时也是光伏系统成本的主要部分。因此合理配置光伏阵列,提高光伏阵列的利用效率一直是光伏系统设计的研究重点,也是降低光伏系统发电成本的重要措施。本文采用了可变电子负载现场测试方法,设计并研制出基于Philips公司的LPC2214的光伏阵列测试仪样机。本文主要工作及创新在于: 1.在基于LPC2214测试控制部分的硬件电路设计中,为电压和电流的采样各设置了四路不同量程的采样通道。采样时系统自动选择最合适的量程,提高电压和电流大范围测量时的精度; 2.通过对系统进行一次预采样来确定光伏阵列的开路电压和短路电流。预采样的方法只需要使可变电子负载完成一次由阻值为零到阻值为无穷大的操作; 3.对测试得到的数据首先将电压值进行从小到大的升序重组,其对应的电流值采用lagrange中值法对进行数字滤波处理,从而消除由于偶然出现的脉冲性干扰所引起的采样值偏差; 4.对辅助电源、测试控制电路和液晶显示进行了一体化的设计,使光伏阵列特性的测量和显示可以在本测试仪上一次完成; 5.本测试仪样机可以利用光伏阵列的数学模型以及测量的实时数据对光伏阵列的特性曲线进行预估和分析。 通过对光伏阵列进行实际测量,得到的实验结果表明:该样机测试系统运行稳定、携带方便、测量精度较高、一次完整的测试只需14ms左右,测试速度快,并且测量得到的伏安特性可以在液晶上直接以曲线的形式显示,使测得的阵列特性更为直观,能满足工程应用的需要。 【关键词】：光伏阵列 光伏特性 现场测试 数学模型 I-V曲线
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 致谢7-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 光伏发电的发展现状与展望12-14
• 1.2 本课题目的和意义14-16
• 第二章 光伏阵列 I-V 曲线测试仪的工作原理16-26
• 2.1 光伏阵列与太阳电池16-18
• 2.1.1 太阳电池的分类16-17
• 2.1.2 太阳电池的原理17-18
• 2.2 光伏阵列 I-V 特性和测试原理18-24
• 2.2.1 光伏阵列的 I-V 特性19-21
• 2.2.1.1 日照强度对 I-V 特性的影响20
• 2.2.1.2 电池温度对 I-V 特性的影响20-21
• 2.2.2 光伏阵列 I-V 特性的测试原理21-24
• 2.2.2.1 可变功率电阻器现场测试方法21-22
• 2.2.2.2 可变电子负载现场测试方法22-23
• 2.2.2.3 动态电容充电现场测试方法23-24
• 2.3 系统的设计指标及性能24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 光伏阵列 I-V 特性预估26-36
• 3.1 光伏阵列发电的基本原理26-29
• 3.2 光伏阵列的数学物理模型29-33
• 3.3 光伏阵列 I-V 特性曲线的预估33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 光伏阵列 I-V 曲线测试仪的软硬件设计36-49
• 4.1 测试仪的硬件设计36-42
• 4.1.1 主电路设计36-37
• 4.1.2 驱动电路设计37-38
• 4.1.3 基于 LPC2214 的控制电路38-40
• 4.1.4 采样电路设计40-42
• 4.1.4.1 采样电源设计40
• 4.1.4.2 电压、电流采样40-41
• 4.1.4.3 温度采样41-42
• 4.1.4.4 日照强度采样42
• 4.2 测试仪的软件设计42-48
• 4.2.1 测试控制部分主流程42-43
• 4.2.2 故障处理模块43-44
• 4.2.3 通讯处理模块44-47
• 4.2.4 显示模块47
• 4.2.5 数据处理47-48
• 4.3 本章小结48-49
• 第五章 实验结果与总结49-54
• 5.1 实验结果49-52
• 5.2 全文总结52-53
• 5.3 展望53-54
• 参考文献54-57
• 攻读硕士学位期间发表的论文57-58

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