光伏电池模拟装置的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文光伏电池模拟装置研究硕士研究生：夏智东指导教师：罗耀华教授学位级别：工学硕士学科、专业：电力系统及其自动化所在单位：自动化学院论文提交日期：2013年01月论文答辩日期：2013年03月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex：U.D.C：ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchonDigitalPhotovoltaicsimulationdeviceCandidate：XiaZhidongSuperviso

2、r：Prof.LuoYaohuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerSystemandAutomationDateofSubmission：January,2013DateofOralExamination：March,2013University：HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和

3、文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进

4、行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日光伏电池模拟装置研究摘要无论是人类社会的稳步发展还是世界经济的空前繁荣，都离不开能源的支撑，因此，能源已成为当今世界重要的物质基础。太阳能作为一种外在的、

5、取之不尽的自然资源，在石化能源越来越紧缺的今天备受关注。目前，在太阳能的开发利用上，已经逐渐从过去简单的光-热转换利用开始向大功率太阳能光伏并网发电发展。在光伏并网发电的研发过程中，太阳能电池阵列模拟器的应用大大缩短了光伏发电系统的研究周期，同时也大大提高了研究效率。本文首先叙述了光伏阵列模拟器在光伏发电系统研究中的意义，并根据光伏阵列模拟器自身的特点，在本设计中选择数字式光伏阵列模拟器为研究对象，以实现在实际研究中代替光伏阵列的功能。在光伏阵列模拟器的研究中，首先根据光伏阵列的工作原理，分析并建立了光伏阵列

6、的数学模型，在此基础上推导出光伏阵列的工程计算方法，并建立光伏阵列的仿真模型，在Matlab/Simulink环境中仿真并得到光伏阵列的I-U特性曲线。根据光伏阵列的特性曲线确定本设计中光伏阵列模拟器负载工作点的确定方法，并以曲线拟合的方法生成光伏阵列输出特性拟合曲线，为光伏阵列模拟器的控制研究奠定基础。其次介绍了光伏阵列模拟装置的系统结构和工作原理，并通过对几种常用的DC/DC直流变换电路拓扑结构及各自功能的对比和根据本设计的实际需要，最终选择Buck-Boost直流变换电路作为数字式光伏阵列模拟器的主功率

7、电路，并对该电路的工作原理进行了简要的分析，根据光伏阵列模拟器的实际运行要求确定了主电路中各主要元件的运行参数。在Matlab/Simulink中建立了数字式光伏阵列模拟装置的仿真模型，并根据实验要求分别进行了仿真，得到相应的仿真结果。在控制策略上，根据光伏阵列的输出特点对光伏阵列模拟器的控制系统进行设计，本设计中选用STM32F103ZET6的ARM控制器作为光伏阵列模拟器的控制芯片，该芯片具有高性能、低成本、低功耗等特点，最高工作频率可达72MHz，完全满足光伏阵列模拟器的控制需求。最后，分别给出了本设计

8、中光伏阵列模拟器的静态测试和动态测试的实验波形，通过分析证明本文所设计的光伏阵列模拟器能充分的模拟实际光伏阵列的性能。静态工作点均落在光伏阵列仿真曲线上，并且输出电流电压波形稳定，纹波也完全符合设计要求；动态测试中，系统反应迅速，能够很好地跟踪到新的条件下的工作点上，符合光伏阵列模拟器的动态要求。关键词：光伏阵列模拟器；Buck-Boost直流变换器；STM32F103ZET6光伏电池模拟装置研究A