基于DSP的光伏电池数字模拟系统研究.doc

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华中科技大学硕士学位论文基于DSP的光伏电池数字模拟系统研究姓名：杜柯申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：段善旭20060429
摘
要
太阳能作为一种新型的可再生资源受到越来越广泛的重视，光伏发电则是太阳能利用中技术含量最高、最有发展前途的技术。现在，光伏发电系统已在世界范围内得到越来越广泛的应用。为了在实验室条件下，进行太阳能光伏发电的研究，必须研究出一种可以模拟光伏电池输出I-V特性的模拟器。本文分析了太阳能光伏电池的输出I-V特性，讨论了光伏电池的数学模型，并在此模型基础之上建立了简单易用的工程数学模型。本文还根据现有文献讨论了国内外光伏电池模拟器的研究状况，并在这些研究成果的基础上提出了自己的设计方案。本文从DSP控制电路、IGBT驱动和主电路拓扑结构三个层次详细介绍了系统硬件组成;软件部分，本文提出了用分段二次曲线的方法拟合光伏电池输出特性曲线的算法，并针对特定功率采用汇编语言编写了程序实现该算法。通过系统仿真和实验证明了系统工作原理的正确性。实验结果证明本文中所设计的光伏电池模拟器，能够较好的完成设计的目的，模拟器的输出特性符合所要模拟的光伏电池的输出I-V特性，并且模拟器具有较好的动态响应性能，负载突变时，模拟器能够自动跟踪工作点的变化并在当前工作点稳定工作。因此，本系统能够在实验室条件下满足光伏发电系统的实验要求，为研究工作提供一个较好的实验环境，节省研究经费和时间，加快研究进度。
关键词：光伏电池、特性曲线、模拟器、BUCK电路、DSP
Abstract
Solarenergyispaidmoreandmoreattentiontoasanewtypeofregeneratedenergysources.AsthemostimportanttechnologyintheuseofSolarenergy,PVpowersystemisusedallovertheworld.It’snecessarytoimitatetheperformancecharacteristicofsolarcellsifresearchingSolarenergyinthelaboratorycondition.ThispaperanalyzedtheI-Vcharacteristicofsolarcellsanditsmathematicalmodel.Furthermore,thispaperpresentstheengineeringanalyticalmodelsofsolarcellsderivedfromthemathematicalmodel.AndthispaperpresentsmyownsolutionofthePVsimulatoronthestudyofallthepapersaboutthesimulator.HardwarethatcontainsDSPcontroller,IGBTdriverandmaincircuitwereintroducedindetail;.QuadraticpolynomialsareusedtofittherealPVarray’sI-Vcharacteristiccurve,anditisprogrammedbyassemblylanguagetofulfillthealgorithm.ThroughthesimulationunderMatlabandtheexperiments,theexactitudeofthesystemisillustrated.Theexperimentalresultsshowthattheoutputcharacteristicsofthesimulatorareveryclosetothoseofactualsolarcells,andthesimulatorhasagooddynamicresponseaswell.ItcansearchtheworkingPointautomaticallyandstabilizetheoutputaccordingtothechangeoftheloads.Therefore，someextent，simulatorcanbeusedinreplacementofactualtothesolarcellsinthelaboratorycondition,provideagoodenvironmentforexperimenttocutdownmoneyandtime.
Keywords:solarcells,characteristicscurve,simulator