基于簡(jiǎn)化模型和智能算法的太陽(yáng)能電池模擬器設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著世界能源的枯竭以及環(huán)境污染問題的日益突出，長(zhǎng)期以來，人們一直致力于新能源的探索和開發(fā)，太陽(yáng)能等清潔能源逐漸成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，太陽(yáng)能發(fā)電量所占比重越來越高。如果運(yùn)用真實(shí)的太陽(yáng)能電池進(jìn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)，開發(fā)過程容易受自然氣候影響，導(dǎo)致開發(fā)進(jìn)展緩慢。利用太陽(yáng)能電池模擬器代替真實(shí)的太陽(yáng)能電池進(jìn)行光伏系統(tǒng)研究與開發(fā)，不僅能夠降低光伏系統(tǒng)的開發(fā)成本，而且可以縮短研究周期，提高研究效率。針對(duì)太陽(yáng)能電池模擬器，本論文進(jìn)行了如下研究：
　　

2、(1)研究了太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)與工作原理;分析了太陽(yáng)能電池的等效電路和輸出特性;根據(jù)等效電路推導(dǎo)出太陽(yáng)能電池的精確數(shù)學(xué)模型;對(duì)直線簡(jiǎn)化和曲線簡(jiǎn)化兩種簡(jiǎn)化方法進(jìn)行了分析研究;通過太陽(yáng)能電池?cái)?shù)學(xué)模型建立MATLAB仿真模型，并對(duì)太陽(yáng)能電池在不同條件下的輸出特性進(jìn)行仿真分析，為系統(tǒng)的開發(fā)提供了理論參考。
　　(2)總結(jié)了主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選取原則;通過對(duì)BUCK電路、BOOST電路、BUCK-BOOST電路的工作原理進(jìn)行分析，選擇輸出電壓范

3、圍寬的BUCK-BOOST電路設(shè)計(jì)方案;根據(jù)本模擬器的性能特點(diǎn)和主要技術(shù)指標(biāo)，結(jié)合電路的臨界條件，計(jì)算出電路參數(shù)。運(yùn)用PSIM仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的主電路進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了主電路設(shè)計(jì)的合理性。
　　(3)對(duì)太陽(yáng)能電池模擬器中幾種常用的控制算法的原理及特性進(jìn)行分析。針對(duì)傳統(tǒng)算法的不足，本文提出了一種基于四直線簡(jiǎn)化模型的模糊PID控制算法，該算法利用模擬器輸出的負(fù)載電流與參考電流的差值控制主電路通斷，使模擬器的輸出符合太陽(yáng)能電池I-U輸出特

4、性。本文選用TMS320F2812作為主控制器，分析了該型DSP的性能特點(diǎn)，根據(jù)控制器及其外圍電路設(shè)計(jì)，給出了模擬器軟件設(shè)計(jì)方法和程序流程圖。
　　(4)為了驗(yàn)證本模擬器設(shè)計(jì)的合理性，本文對(duì)模擬器進(jìn)行了大量的仿真和實(shí)驗(yàn)研究。通過在MATLAB建立仿真電路，對(duì)模擬器的靜態(tài)性能以及啟動(dòng)、負(fù)載突變、光照突變時(shí)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行分析研究;通過搭建的模擬器樣機(jī)平臺(tái)，對(duì)模擬器的上述性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，繪制出太陽(yáng)能電池I-U特性曲線，并對(duì)誤差進(jìn)行分析和計(jì)