數(shù)字式光伏陣列模擬器研究.pdf

1、光伏發(fā)電是當前利用太陽能的主要方式之一，具有良好的發(fā)展前景。光伏陣列是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件，目前對光伏發(fā)電的應(yīng)用仍主要處于研究階段。在研發(fā)環(huán)境下：大功率的光伏陣列非常昂貴，投資大；且自然條件下，太陽光輻射持續(xù)變化，導(dǎo)致實驗室中難以開發(fā)和試驗。為了在實驗室內(nèi)方便對光伏發(fā)電相關(guān)技術(shù)進行研究，國內(nèi)外學(xué)者提出光伏陣列模擬器這一概念并研發(fā)了試驗樣機和產(chǎn)品，用以模擬實際光伏陣列的輸出特性，替代光伏陣列來作為光伏發(fā)電技術(shù)研究的硬件基礎(chǔ)。
　

2、　論文首先綜述了各種類型的光伏陣列模擬器，包括早期出現(xiàn)的模擬式光伏陣列模擬器和目前研究較多的數(shù)字式光伏陣列模擬器。從光伏陣列模擬器的類型和原理出發(fā)，歸納總結(jié)了各種模擬器的特點和應(yīng)用場合，指出在環(huán)境變化或負載變化時提高模擬器的輸出準確度和實時響應(yīng)速度具有理論和現(xiàn)實意義。
　　數(shù)字式光伏模擬器的基本原理是按照光伏電池數(shù)學(xué)模型I-V參考數(shù)據(jù)輸出的開關(guān)電源，參考數(shù)據(jù)準確快速地生成是提高模擬器性能的主要手段。目前誤差較小的指數(shù)模型存在運算量

3、大的缺點，不易較快地生成開關(guān)電源所需的參考信號。所以本文提出了一種新的光伏電池數(shù)學(xué)模型方程：推導(dǎo)出了三個重力場下的質(zhì)點平拋運動軌跡方程來表達光伏電池I-V輸出特性。對模型數(shù)據(jù)和實測數(shù)據(jù)進行了誤差分析，結(jié)果表明新模型能滿足工程精度的要求；其計算量小，彌補了傳統(tǒng)指數(shù)模型計算量大的缺點。其次是改進了傳統(tǒng)的負載工作點跟蹤算法，根據(jù)新模型不含指數(shù)運算且為R顯函數(shù)的特點，推導(dǎo)出了負載工作點電流Iref與負載R的函數(shù)關(guān)系式，為光伏陣列模擬器的控制器更

4、快地提供準確的參考信號，并設(shè)計了一個光伏陣列模擬器來驗證該模型和算法的正確性。
　　通過在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下對所設(shè)計的數(shù)字式光伏陣列模擬器進行了仿真，證明了前期工作的可行性，為了進一步驗證電池模型和改進算法對數(shù)字式光伏陣列模擬器性能的影響效果，本文用RT-LAB半實物實時仿真平臺進行了實驗，本實驗主電路部分用硬件實現(xiàn)，控制部分在RT-LAB實時仿真器建模實現(xiàn)。實驗結(jié)果表明：該數(shù)字式光伏陣列模擬器能完成其模擬功能，