基于TMS320F2812和BUCK电路的光伏阵列模拟器

采用TMS320F2812DSP为控制器,BUCK电路为主电路,研究与设计了一种新型光伏阵列模拟器.模拟算法利用模拟器负载电流与阵列特性电流的差值控制BUCK电路开关的占空比,调节模拟器输出电压,使模拟器的工作点逐步逼近光伏阵列I-V特性的工作点,实现对光伏阵列输出特性的模拟.阵列的特性电流值由存贮于DSP中的工程数学模型,根据选定的不同光照量和环境温度条件计算得到.MATLAB仿真和模拟器样机的实验结果表明,本文模拟器的逼近与稳定时间约为80ms,仅为传统逐点逼近法的25%,且超调小于4%,稳态误差小于1%,均优于传统逼近法,且能够实现光伏阵列不同I-V特性曲线的完整模拟.

大功率光伏电池阵列模拟器研究

为满足实验室中光伏逆变器综合性能测试的需要,提出一种新型的大功率光伏电池阵列模拟器。分析了输出的I-V特性曲线指令信号的运算方法,利用三相电压型高频PWM整流电路实现指令信号的功率放大,介绍了光伏电池阵列模拟器的控制方案。仿真结果表明该光伏电池阵列模拟器具有很好的稳态与动态性能。

基于FPGA的数字式光伏阵列模拟器的研究

针对现有的光伏阵列模拟器存在的缺陷,提出了一种基于FPGA的数字式光伏阵列模拟器。该模拟器可以模拟不同拓扑结构的光伏阵列在局部温度及辐照度参数不均衡条件下的输出I/V特性。首先在Matlab/Simulink中建立了光伏阵列的仿真模型及基于模糊PID控制器硬开关电源电路的光伏阵列模拟器模型。之后搭建了基于System Generator的硬件在环仿真平台,对FPGA控制器进行了硬件在环设计及仿真验证,克服了单纯软件仿真的缺点,极大地减少了开发过程的时间。最后完成了光伏阵列模拟器的实验测试,结果证明该模拟器能够良好地再现现场环境中光伏阵列的输出特性。

基于MSP430和组态王的光伏阵列模拟器的设计

在进行现场试验时,无法在短时间内得到光伏阵列随环境变化的输出特性。为了解决这个问题,根据光伏阵列的物理模型建立了光伏阵列数学模型,并且使用Simulink软件仿真验证了模型的正确性,在此基础上,采用MSP430芯片作为主控芯片,组态王软件作为上位机软件设计了一种光伏阵列模拟器,通过输入不同的光照强度、环境温度等外部环境条件寻找工作点,控制斩波电路的输出电压,模拟不同环境条件下光伏阵列的输出特性。

基于DSP控制的光伏电池阵列模拟器的研究

针对光伏电池阵列模拟器设计中仅使用电压控制或电流控制方式引起输出电压和电流波动的问题,提出了一种复合控制策略,将光伏电池阵列I-V特性曲线以最大功率点划分为两个区域,在近似恒流源段电流控制方式有效,在近似恒压源段电压控制方式有效。MATLAB软件的仿真结果验证了基于TMS320F2812 DSP控制的光伏电池阵列模拟器系统的可行性,当负载发生变化时模拟器能够在较短时间内稳定于该负载所对应的工作点输出。采用复合控制策略能有效地减小输出电压和电流的波动,且系统稳定,动态响应快。

基于XC164的数字式光伏阵列模拟器研制

根据硅太阳能电池的物理特性,分析了模拟器的数学模型,研制了基于英飞凌XC164的数字式光伏阵列模拟器。该模拟器选择正激变换器作为主电路拓扑,英飞凌公司的XC164单片机作为控制器,采用了寻找负载工作点的优化算法。试验表明,该模拟器能够较为精确地模拟出在各种环境条件下,光伏阵列的U-I输出曲线,并且具有良好的动态响应能力。

一种新型光伏阵列模拟器的设计研究

在设计离网或并网运行的光伏发电系统时,如果使用真实的光伏阵列,不仅成本高、难度大,而且也难以实现各种环境条件下系统的运行状况。本文提出了一种利用虚拟仪器和恒流源等设备组成光伏阵列模拟器的快速设计方法。首先,通过对光伏电池的物理特性的分析,提取出光伏的数学模型。在Matlab环境下将实际测得的光伏特性曲线与由数学模型得到的曲线相比较,仿真结果证明该数学模型能够很好的模拟实际光伏输出。该方法利用数据采集卡对负载的电压进行检测,通过计算光伏阵列的数学模型得出模拟光伏阵列的输出电流,最后通过GPIB总线控制恒流源,由此也实现了基于恒流源的光伏阵列模拟器。

光伏阵列模拟器的设计及其跟踪策略

光伏阵列模拟器可为光伏发电设备进行全天候测试提供理想的试验平台,论文在阐述光伏阵列模拟器意义的基础上介绍了一个独立光伏阵列模拟器的设计。该设计采用80C552设计了装置的控制器并以DC/DC环节作为跟踪控制的手段。论文较为详细地阐述了光伏阵列模拟器采用的沿负载线逼近I-V曲线的跟踪策略。

数字式光伏阵列模拟器的设计研究

根据光伏电池阵列的输出I-U特性曲线,提出了一种基于四折线法来进行光伏电池阵列输出曲线的分段拟合方法,并在此基础上设计了基于Buck电路的太阳能电池模拟器。该模拟器采用输出电流反馈PI调节来提高系统的动态性能及稳态精度。文中同时给出了一种新的Simulink仿真模型,并通过该模型验证了本设计的合理性。

交互式数字光伏阵列模拟器设计

在基于太阳能光伏阵列的电力电子系统开发过程中,如果以真实的太阳能光伏阵列作为检测设备,系统的研发将受到成本、体积及环境条件等诸多因素限制。为解决这一问题,提出了一种由半桥DC/DC变换器、数字信号处理器(DSP)及LabVIEW人机交互界面组成的交互式数字光伏阵列模拟器。人机交互界面的设计实现了模拟器模拟情况的多样化和操作人员对系统控制的可视化。多项式简化拟合算法及变步长工作点快速查找算法的设计,使DSP通过PWM对半桥DC/DC变换器的控制兼顾了快速与精确这两个优点。样机实现了对输出功率1 kW以下的太阳能光伏阵列的模拟。

基于新型拟合算法的光伏阵列模拟器的设计与实现

随着生物能源日益枯竭,越来越多的国家开始重视可再生能源,其中利用太阳能的光伏发电技术受到世界各国的广泛青睐。但是太阳能电池板的昂贵造价,给实验研发带来了一定的经济困难,成为目前光伏产品开发的瓶颈。为减小实验成本,该文设计一种能够满足太阳能电池板输出特性的特殊电源,称为太阳能电池模拟器。分析光伏阵列模拟器的工作原理,并设计该模拟器的算法,同时利用Matlab对其进行仿真验证。最后用实验证实了理论分析的正确性。

基于平抛运动模型的数字式光伏阵列模拟器

提出了一种新的光伏电池数学模型方程,推导出了两个重力场下的质点平抛运动轨迹方程来表达光伏电池I-V输出特性。将该模型的计算数据和真实光伏阵列实测数据进行了对比和相对误差分析,结果表明该模型能满足工程精度的要求,其计算量小,弥补了传统指数模型计算量大的缺点。根据提出模型不含指数运算且为R显函数的特点,推导出了负载工作点电流Iref与负载R的函数关系式,为光伏阵列模拟器的控制器更快地提供准确的参考值,并设计了一个光伏阵列模拟器来验证该模型和算法的正确性。用RT-LAB半实物仿真平台进行了实验,结果表明:该数字式光伏阵列模拟器能完成其模拟功能,并具有良好的动态性能。

低成本接收阵列方向图测试系统与方法

采用传统的相控阵测试方法对数字阵列及数字波束合成进行测试,存在系统复杂、设备齐套周期长、问题难解耦等弊端。因此,对于数字阵列及相关算法,需要一种不依赖天线和物理环境,且能够以低成本和高效率,在系统开发中期完成相关性能评估和迭代的方法。给出一种基于阵列信号模拟技术的低成本接收阵列方向图测试系统,并提出了随机虚拟相移技术用于解决测试精度不足的问题。基于简要的理论分析、给出了测试平台构成和测试流程,并通过仿真和实测验证了方法的有效性。

光伏电池模拟器的设计与研究

光伏电池现在已经越来越多的应用在各个领域,对光伏电池的研究也越来越深入,但由于天气等方面因素,而不能随时利用光伏电池进行研究,因此设计太阳电池模拟器是十分必要的。根据太阳电池单体的数学模型,设计了电池单体的I-V特性曲线生成电路,实验结果表明该电路输出的I-V特性曲线能很好地满足模拟太阳电池单体的特性。为了维持直流母线的电压稳定,还设计了稳压调节器,并对太阳电池模拟器进行单支路和阵列实验来测试其直流母线特性。

局部阴影条件下光伏阵列数学模型研究

局部阴影条件下,光伏阵列电流电压输出特性曲线呈阶梯状,使得光伏阵列电流电压输出方程的求解相对复杂。传统的电路指数模型,存在计算量大、参数不易确定等缺点。指数型工程用数学模型只需根据厂家提供参数即可建模,但是由于模型中含有指数或对数函数,通过计算机泰勒展开后运算量仍然较大,影响了控制器解算光伏电池方程的速度。为解决上述问题,提出在光伏电池平抛运动学模型的基础上,推导出分段平抛运动轨迹方程组来表达被部分遮挡的光伏阵列输出特性。采用MATLAB软件建模解算,并与指数模型和实测数据对比后表明,求解过程计算量小,误差在工程精度要求范围内,有利于最大功率跟踪,为光伏阵列模拟器中控制器优化设计提供了依据。

光谱模拟器阵列辐照度分布等效计算方法

针对蒙特卡洛法计算光谱模拟器阵列辐照度时间过长的问题,基于解析法提出了光谱模拟器阵列的辐照度快速计算方法。首先,建立单个光谱模拟器的等效面光源温度分布模型,利用辐射传热定律建立关于面光源各离散点温度的线性方程组,求解得到等效面光源的温度分布,实现了具有复杂反射屏光谱模拟器的辐射传热模型简化。并将面光源和辐照面分别离散化为光源点和接收点,逐点计算辐照面各点接收到的辐照度。其次,进一步建立了光谱模拟器阵列绕x、y、z三轴旋转不同角度下的辐照度计算方法,提出等效面光源与辐照面相交时的照射范围判断依据。最后,将辐照度计算结果与试验结果进行对比,误差小于4%,证明等效面光源代替光谱模拟器计算辐照度具有一定的可行性。

光谱模拟器阵列的辐照度快速计算方法研究

针对蒙特卡洛法计算太阳辐照试验中光谱模拟器阵列辐照度时间过长的问题,基于解析法提出光谱模拟器辐照度的快速计算方法,建立单个光谱模拟器的等效面光源温度分布模型,利用辐射传热定律建立关于面光源各离散点温度的线性方程组,求解得到等效面光源的温度分布,实现具有复杂反射屏光谱模拟器的辐射传热模型简化。进一步利用等效面光源计算光谱模拟器阵列在单温区和多温区下的辐照度分布,将面光源和辐照面分别离散化为光源点和接收点,逐点计算辐照面各点接收到的辐照度,计算结果证明等效面光源代替光谱模拟器计算辐照度具有一定的可行性。

光伏逆变器综合性能测试平台研究

为了对光伏逆变器性能参数进行准确有效的测试,需要搭建高性能的测试平台。本文对基于三相高频PWM整流器的光伏阵列模拟器作为试验电源的光伏逆变器综合性能测试平台进行系统仿真,验证了该方案的合理性和可行性,且有效解决了大容量和网侧谐波和无功污染的问题。同时,本文还对光伏逆变器的一些关键性能参数,如光伏逆变器效率、最大功率点跟踪性能、反孤岛保护功能、逆变器输出波形质量等,进行了分析和研究,并提出了测试方案,为进一步的测试工作打下了基础。

大功率光伏逆变器输出滤波电抗器有功损耗测量

针对大功率光伏逆变器输出滤波电抗器的有功损耗测量目前受自然环境以及技术条件限制尚未达到工业需求的问题,提出了光伏阵列模拟器和光伏逆变器工作过程的互逆性原理并设计了电力电子变流技术改造光伏逆变器,实现光伏阵列模拟器的功能,并得出相对真实的环境数据搭建有功损耗测试平台.此光伏阵列模拟器测试系统可以准确地测试出各项性能和有功损耗量,相较于目前国内的测试方法,该大功率光伏逆变器输出滤波电抗器有功测量更省时、省力、成本较低且能够达到工业的要求.

多路太阳能功率变换模块控制策略研究

针对传统的太阳能电池单个功率变换器模块功率不易扩展的问题,设计一种可并联工作的太阳能电池变换器模块,在实际应用过程中,可通过直接改变并联在母线上的模块数调节整个发电系统的功率。设计模块的并联方案,对负载处于临界状态时的控制问题进行分析并提出一种解决方法。对该并联控制方案进行仿真与实际硬件电路并联实验,结果验证了方案的可行性。