太阳能电池阵列模拟器的研究与设计硕士论文

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1、山东大学硕士学位论文太阳能电池阵列模拟器的研究与设计姓名：孙孝金申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：王广柱20090430山东大学硕士学位论文摘要21世纪，人类面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战，能源问题越来越突出，太阳能等可再生能源逐渐成为人类关注的焦点。时至今日，人类对光伏系统的研究越来越深入广泛，但在光伏系统的研发过程中，太阳能电池由于受日照强度、环境温度影响较大，导致实验成本过高，研发周期变长。太阳能电池阵列模拟器便能较好地解决这一问题。本文首先对比了模拟式太阳能电池模拟器和数字式太阳能电池模拟器的

2、优缺点，选取了数字式太阳能电池阵列模拟器作为研究对象，并对研究太阳能电池阵列模拟器的实际意义作了阐述。随后描述了太阳能电池的输出特性，讨论了适合工程计算的太阳能电池阵列数学物理模型。本文研究的太阳能电池阵列模拟器由功率电路和控制电路两部分组成。功率电路选取了半桥型Dc／Dc电路作为主电路拓扑，对其工作过程进行了分析，并对各部分电路进行了设计。然后设计了电压电流双闭环调节器，在此基础之上用PSIM仿真软件对所设计的太阳能电池阵列模拟器进行了仿真，包括静态工作点的仿真以及动态响应速度的仿真，通过仿真验证了模拟器能够达到所要求指标。控

3、制电路板是整个模拟器的核心控制部分，通过控制运算提供输出电压的参考值，进而提供控制功率管开通关断的P1jIrM信号。本文选取了microchip公司的dsPIC30F2023作为主控制芯片，分析了该型号微处理芯片的性能特点，介绍了模拟信号采样电路、232通讯电路、人机交互界面电路等外围电路的硬件设计，调节器采用了数字PID控制。在MPLAB集成开发环境中进行了软件方案的设计，主要包括主程序、生成PwM程序、AD采样、故障处理、人机交互程序等，介绍了各个模块的程序流程。软硬件系统设计完成后，最终实现了太阳能电池阵列模拟器，可以为光

4、伏系统的研究提供一个良好的实验平台。关键词：太阳能电池阵列模拟器；半桥型DC／DC变换器；dsPIC30F2023山东大学硕士学位论文AbstractInt11e21吼century,mankindisfacingwiththeseriouschallengesofsustainableeconomicandsocialdevelopment．WhileissueofenergyiSincreasinglyprominent，solarandotherrenewableenergyhasgraduallybecomethefoc

5、usofattention．Today,humanstudyonPVsystemsiSmoreandmoreextensive．Becauseoftheinfluenceofthesunlightintensityandsurroundingstemperature，theCOStofPVarrayexperimentsistoohi．ghandthecycleofstudybecomestoolong．PVarrayemulatorCansolvethisproblem．Inthispaper，theadvantagesand

6、disadvantagesbetweenanalogPVarrayemulatoranddigitalPVarrayemulatorarecompared．DigitalPVarrayemulatorisselectedinthispaperforstudy．ThispaperillustratesthepracticalsignificanceofstudyingPVarrayemulator．Then，itdescribestheI-VoutputcharacteristicsofPVcellanddiscussesthem

7、athematicalmodelsuitableforengineeringcalculations．ThePVarrayemulatordesignedinthispaperisconstitutedbytwoparts····maincircuitandcontrolcircuit．Half-bridgeDC／DCcircuitiSselectedasthemaincircuittopology．Itsworkingprocessisanalyzedindetail．Thenthispaperdesignsthemainci

8、rcuitandthevoltage-currentdoubleclosed—loopregulator．Onthisbase，bysimulatingthePVarrayemulatorinPSIMplatforna,wecallconcludethatvar