【硕士论文】基于DSP的光伏电池数字模拟系统研究.pdf

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1、摘要太阳能作为一种新型的可再生资源受到越来越广泛的重视，光伏发电则是太阳能利用中技术含量最高、最有发展前途的技术。现在，光伏发电系统已在世界范围内得到越来越广泛的应用。为了在实验室条件下，进行太阳能光伏发电的研究，必须研究出一种可以模拟光伏电池输出I-V特性的模拟器。本文分析了太阳能光伏电池的输出I-V特性，讨论了光伏电池的数学模型，并在此模型基础之上建立了简单易用的工程数学模型。本文还根据现有文献讨论了国内外光伏电池模拟器的研究状况，并在这些研究成果的基础上提出了自己的设计方案。本文从DSP控制电路、IGBT驱动和主电路拓扑结构三个层次详细介绍了系统硬件组成;软件部分，本文提出了用分段二次

2、曲线的方法拟合光伏电池输出特性曲线的算法，并针对特定功率采用汇编语言编写了程序实现该算法。通过系统仿真和实验证明了系统工作原理的正确性。实验结果证明本文中所设计的光伏电池模拟器，能够较好的完成设计的目的，模拟器的输出特性符合所要模拟的光伏电池的输出I-V特性，并且模拟器具有较好的动态响应性能，负载突变时，模拟器能够自动跟踪工作点的变化并在当前工作点稳定工作。因此，本系统能够在实验室条件下满足光伏发电系统的实验要求，为研究工作提供一个较好的实验环境，节省研究经费和时间，加快研究进度。关键词：光伏电池、特性曲线、模拟器、BUCK电路、DSPAbstractSolarenergyispaidmor

3、eandmoreattentiontoasanewtypeofregeneratedenergysources.AsthemostimportanttechnologyintheuseofSolarenergy,PVpowersystemisusedallovertheworld.It’snecessarytoimitatetheperformancecharacteristicofsolarcellsifresearchingSolarenergyinthelaboratorycondition.ThispaperanalyzedtheI-Vcharacteristicofsolarcel

4、lsanditsmathematicalmodel.Furthermore,thispaperpresentstheengineeringanalyticalmodelsofsolarcellsderivedfromthemathematicalmodel.AndthispaperpresentsmyownsolutionofthePVsimulatoronthestudyofallthepapersaboutthesimulator.HardwarethatcontainsDSPcontroller,IGBTdriverandmaincircuitwereintroducedindetai

5、l;.QuadraticpolynomialsareusedtofittherealPVarray’sI-Vcharacteristiccurve,anditisprogrammedbyassemblylanguagetofulfillthealgorithm.ThroughthesimulationunderMatlabandtheexperiments,theexactitudeofthesystemisillustrated.Theexperimentalresultsshowthattheoutputcharacteristicsofthesimulatorareverycloset

6、othoseofactualsolarcells,andthesimulatorhasagooddynamicresponseaswell.ItcansearchtheworkingPointautomaticallyandstabilizetheoutputaccordingtothechangeoftheloads.Therefore，tosomeextent，thesimulatorcanbeusedinreplacementofactualsolarcellsinthelaboratorycondition,provideagoodenvironmentforexperimentto

7、cutdownmoneyandtime.Keywords:solarcells,characteristicscurve,simulator,BUCK,DSP1绪论1．1本文研究背景[1-2]1．1．1太阳能是化石能源的主要替代能源目前的世界能源结构中，人类所利用的一次能源主要是石油、天然气和煤炭等化石能源，特别是石油和天然气的消耗量增长迅速，已占全世界能源消费总量的60％左右。但是，石油和天然气的储量是有限