開關(guān)型太陽能陣列模擬器的研究.pdf

1、太陽能（Photovoltaic, PV）陣列模擬器是利用電力電子電路來模擬實(shí)際PV電池板輸出特性的裝置。論文對(duì)國(guó)內(nèi)外模擬器的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查和總結(jié)，分別對(duì)參考曲線生成環(huán)節(jié)和功率放大環(huán)節(jié)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，得出本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的模擬器特性要求。
　　研究了PV電池的物理特性，通過Matlab仿真對(duì)比了工程計(jì)算法與實(shí)際PV電池板的輸出I-V和P-V曲線，得出工程計(jì)算法的不足。然后對(duì)比了各種I-V曲線生成方式的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇使用模擬

2、電路的方式產(chǎn)生參考曲線，可以靈活進(jìn)行曲線變換，以此來解決數(shù)字方式的時(shí)間延遲，提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，并且通過串并聯(lián)使用可以模擬陰影狀態(tài)下PV電池板的輸出特性。對(duì)現(xiàn)有的功率級(jí)電路拓?fù)溥M(jìn)行比較，最終選取多相交錯(cuò)并聯(lián)Buck的開關(guān)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)模擬器的功率輸出。
　　借助Simplis仿真軟件對(duì)曲線生成環(huán)節(jié)進(jìn)行環(huán)路設(shè)計(jì)，使其達(dá)到要求的帶寬，改變環(huán)路增益和硬件參數(shù)可以得到多條曲線的輸出。建立了功率電路的小信號(hào)模型，設(shè)計(jì)其環(huán)路補(bǔ)償器，通過S

3、aber軟件仿真分析了使用多相交錯(cuò)并聯(lián)的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)其輸出特性進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　確定了整個(gè)模擬器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，即通過模擬外環(huán)和數(shù)字內(nèi)環(huán)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了Saber仿真驗(yàn)證。使用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA進(jìn)行數(shù)字內(nèi)環(huán)控制，對(duì)其采樣環(huán)節(jié)、補(bǔ)償環(huán)節(jié)和PWM輸出環(huán)節(jié)分別進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)。
　　最后對(duì)系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，建立了整個(gè)系統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)提出的方案進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最終得出使用這種方案能