數(shù)字式光伏陣列模擬器研究.pdf

1、光伏發(fā)電是當(dāng)前利用太陽(yáng)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(duì)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(yáng)光輻射持續(xù)變化，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室中難以開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)。為了在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)方便對(duì)光伏發(fā)電相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究，國(guó)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(yàn)樣機(jī)和產(chǎn)品，用以模擬實(shí)際光伏陣列的輸出特性，替代光伏陣列來(lái)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(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合，指出在環(huán)境變化或負(fù)載變化時(shí)提高模擬器的輸出準(zhǔn)確度和實(shí)時(shí)響應(yīng)速度具有理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　數(shù)字式光伏模擬器的基本原理是按照光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型I-V參考數(shù)據(jù)輸出的開(kāi)關(guān)電源，參考數(shù)據(jù)準(zhǔn)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(yùn)算量

3、大的缺點(diǎn)，不易較快地生成開(kāi)關(guān)電源所需的參考信號(hào)。所以本文提出了一種新的光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型方程：推導(dǎo)出了三個(gè)重力場(chǎng)下的質(zhì)點(diǎn)平拋運(yùn)動(dòng)軌跡方程來(lái)表達(dá)光伏電池I-V輸出特性。對(duì)模型數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)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(jì)算量小，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)指數(shù)模型計(jì)算量大的缺點(diǎn)。其次是改進(jìn)了傳統(tǒng)的負(fù)載工作點(diǎn)跟蹤算法，根據(jù)新模型不含指數(shù)運(yùn)算且為R顯函數(shù)的特點(diǎn)，推導(dǎo)出了負(fù)載工作點(diǎn)電流Iref與負(fù)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(zhǔn)確的參考信號(hào)，并設(shè)計(jì)了一個(gè)光伏陣列模擬器來(lái)驗(yàn)證該模型和算法的正確性。
　　通過(guò)在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下對(duì)所設(shè)計(jì)的數(shù)字式光伏陣列模擬器進(jìn)行了仿真，證明了前期工作的可行性，為了進(jìn)一步驗(yàn)證電池模型和改進(jìn)算法對(duì)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(shí)物實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)主電路部分用硬件實(shí)現(xiàn)，控制部分在RT-LAB實(shí)時(shí)仿真器建模實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)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，