基于ARM的数字式光伏电池模拟器

详细分析了光伏电池阵列的电气特性,提出了光伏电池模拟器数字式控制的理论依据。设计了基于ARM控制的主电路为BUCK电路的数字式光伏阵列模拟器,并采用电压、电流双环PI调节对BUCK电路进行控制,以提高系统的动态响应能力及稳定性。对光伏电池特性曲线进行分段多项式拟合,基于ARM控制单元完成采样、计算和PWM输出,实现对光伏电池模拟器的数字式控制。在Matlab中建立了数字式光伏电池模拟器仿真模型,实现了不同负荷下的输出特性仿真,验证了设计的合理性。     

局部阴影条件下光伏阵列旁路二极管和阻塞二极管的影响和作用

本文通过分析局部阴影条件下,光伏阵列旁路二极管和阻断二极管对其输出特性的不同影响,区别出旁路和阻断二极管减小功率失配损失的效果。采用适用于建立局部阴影条件下光伏阵列电路模型的Matlab自带solar cell双二极管电路模型,代替构建复杂的数学模型。仿真试验验证了光伏电池短路电流随辐照度线性变化,旁路二极管不同配置方式对应光伏阵列输出特性变化明显,光伏电池开路电压随辐照度非线性变化且变化范围更小,阻塞二极管配置前后对应输出特性变化小。     

数字式光伏模拟器的研究与设计

为在光伏实验系统中模拟光伏电池外特性,克服自然条件下多种环境因素的复合影响和功率器件性能差异对电池输出特性的影响,实现温度、光照强度改变等条件下光伏电池真实外特性的模拟。设计了一种基于三相AC-DC整流器结构的光伏模拟器,硬件部分基于三相电压型PWM整流器,软件部分基于单二极管光伏电池模型的模拟算法,详细推导了模型参数的计算方法;采用电压电流双环控制策略,保证输出电压的跟踪精度及响应速度,并加入负载电流前馈补偿控制,提升直流电压抗扰动性能。模拟器能够精确模拟光照、温度及阴影遮挡等条件下的光伏阵列外特性,电压控制偏差为±0.001 V,响应时间为20 ms。     

基于Bezier函数的光伏电池建模

以单二极管电路模型为基础,推导了仅包含串、并联电阻和二极管品质因子的光伏电池三参数数学模型,并对其进行迭代法求解,利用求解结果对光伏电池输出I-U(电流-电压)曲线的关键点进行灰色关联度分析,确定了串、并联电阻和二极管品质因子是影响曲线特性的主要因素。在此基础上,提出了光伏电池的Bezier函数建模方法,该方法利用最大功率点代替难以获取的串、并联电阻和二极管品质因子等参数,结合开路电压和短路电流点,借助二阶Bezier函数对光伏电池的输出特性进行拟合。在标准测试条件下对2种不同光伏组件进行建模仿真,将仿真结果与实测结果进行对比,结果验证了所建模型的有效性。讨论了任意条件下Bezier函数在光伏电池输出特性曲线拟合中的应用,以为光伏电池的建模提供参考。     

直流微网实验中数字式光伏模拟器的研究与开发

直流微网实验中,光伏电池必不可少,然而,光伏电池的铺设面积及输出等不确定因素使得光伏模拟器的研究成为必然.根据光伏模块的等效电路模型,并结合Simulink中的模块,搭建立了光伏电池仿真模型,根据模型的输出特性,采用了基于DSP28335控制的Buck斩波电路实现光伏特性的输出,给出了主电路及检测保护电路的设计,分析并研究了光伏跟踪的几种算法,最后给出了几种算法下的输出波形并绘制了光伏模拟器的输出特性曲线.     

模拟实时工况下任意光伏阵列输出特性的光伏模拟器

针对现有光伏模拟器功能局限性,提出一种实用性更高的光伏模拟器,可模拟实时工况下任意光伏阵列输出特性.此模拟器以光伏电池四参数数字模型为基础,在确保精度的情况下简化了模型,不仅可模拟任意一种光伏阵列在标准条件下的输出特性,还可模拟不同光照和温度条件下及任意局部阴影遮挡条件下的任意光伏阵列输出特性.在 MATLAB中搭建此模拟器模型进行仿真验证,结果表明在实时工况下,此模拟器能精确模拟出任意光伏阵列输出特性曲线,克服自然条件的随机性给试验带来的困难,并为光伏系统的后续研究提供了坚实基础。     

基于DSP的数字式光伏模拟器研究

提出一种单相脉宽调制(PWM)整流器和Buck电路组合的主电路拓扑结构。单相PWM整流器采用无差拍电流控制,使光伏模拟器能快速准确地跟踪给定电流信号且提高网侧功率因数。光伏模拟器利用太阳能电池工程数学模型,可反映光照强度和温度变化对实际I-U特性曲线的影响。根据数字信号处理器(dSP)计算特点及各种模拟器曲线生成方法的优缺点比较,提出了查表法与计算法相结合的方法,可以准确模拟各种情况下光伏阵列的输出特性。实验结果证明了所提拓扑结构和控制方法的可行性和理论分析的正确性。     

模拟实时工况下任意光伏阵列输出特性的光伏模拟器

针对现有光伏模拟器功能局限性,提出一种实用性更高的光伏模拟器,可模拟实时工况下任意光伏阵列输出特性。此模拟器以光伏电池四参数数字模型为基础,在确保精度的情况下简化了模型,不仅可模拟任意一种光伏阵列在标准条件下的输出特性,还可模拟不同光照和温度条件下及任意局部阴影遮挡条件下的任意光伏阵列输出特性。在MATLAB中搭建此模拟器模型进行仿真验证,结果表明在实时工况下,此模拟器能精确模拟出任意光伏阵列输出特性曲线,克服自然条件的随机性给试验带来的困难,并为光伏系统的后续研究提供了坚实基础。     

数字式光伏电池阵列模拟器的研制

本文在详细介绍太阳能电池的工作原理及其数学模型的基础上,选择半桥变换器作为主电路拓扑,研制了一台光伏电池阵列模拟器。控制部分采用TMS320F2812 DSP作为模拟器控制电路的主控制器,将数字PI控制算法应用在数字式光伏电池阵列模拟器中。在闭环实验下,模拟器的静态工作点与所模拟的太阳能电池的输出特性相吻合,并能够动态模拟负载变化的工作情况。证明了所设计的模拟器能够用于光伏发电系统实验。     

失配条件下光伏阵列理论建模和仿真模拟分析

研究了光伏阵列失配条件下理论建模方法,仿真模拟不同阴影比例遮挡的条件下,单电池片、光伏组件以及光伏阵列的输出性能和失配损失规律。基于光伏电池单二极管五参数模型和光伏阵列电路的4种约束,对带有旁路二极管的光伏组件电路和带有防反二极管的光伏阵列电路进行了详细的理论建模。验证了失配时短路电流为分段函数的临界电流,同时得到旁路二极管最多并联28片电池片,光伏组件最优并联3~8片旁路二极管,多峰P-V曲线的MPPT追踪点和旁路二极管通断的关系。     

光伏电池建模及其输出特性研究

根据光伏电池的I-V数学函数关系式,在Matlab/Simulink环境下编写M文件,建立光伏电池的仿真模型,并分析局部遮挡现象,从理论上推导局部遮挡环境下的光伏电池模型。该模型可以模拟实际光伏电池在不同的太阳辐射强度、环境温度和局部遮挡情况下的电流、功率输出特性曲线。仿真结果验证了光伏电池的输出特性呈非线性,并随环境温度和日照强度的变化而变化;局部遮挡环境下,光伏电池电流输出呈阶梯型,功率输出呈多波峰。     

基于PXI和LabVIEW的光伏电池模拟器的设计

以LabVIEW为软件,以PXI1117任意波形发生器和PXI8622数据采集卡为硬件,设计了光伏电池模拟器,通过改变光照强度、温度的数值和负载的大小验证模拟器的有效性。实验结果表明光伏电池模拟器能实时准确地使负载运行在不同外界条件下光伏电池的输出特性曲线上。     

太阳能光伏电池建模及V-I特性研究

针对现有光伏电池数学模型精度不高的问题,基于光伏电池等效电路模型,建立了光伏电池LNPV-190WP的模型.提出了一种光伏电池等效串联电阻和等效并联电阻求取方法,分析了模型中等效串联电阻和等效并联电阻变化时对光伏电池输出特性的影响,研究了不同光照、不同温度和不同二极管理想因子下光伏电池输出特性,给出了一些定性结论.通过与光伏电池厂商提供的V-I特性曲线对比,该模型输出特性与实际光伏电池输出V-I特性曲线基本一致,能够反映实际光伏电池的物理特性,验证了模型的有效性.     

一种数字式光伏阵列模拟系统的研究

针对模拟式光伏阵列模拟器的缺点,提了以光伏电池数学模犁为基础,由直流斩波器构成的数字式光伏阵列模拟器.该模拟器可以模拟任意太阳辐射强度、环境温度的光伏阵列1-V特性.实验结果证明该模拟器的输出特性非常接近实际情况,并且动态响应良好.     

光伏电池数学模型分析及MPPT控制仿真

提出新型光伏电池数学模型,与其他传统数学模型相比,能准确反映实际光伏电池的输出特性,更好地描述光伏电池的电气特性,对光伏发电系统的理论深入研究提供参考价值。为了实现最大功率点跟踪,在常用的变步长电导增量法基础之上,提出了改进的控制策略。该方法控制精度高、能消除追踪过程中的振荡现象,并且提高了响应速度。基于PSCAD中搭建仿真模型,依照光伏电池厂家提供技术参数模拟光伏电池的输出特性,并验证数学模型和MPPT模拟器的有效性。分析仿真结果表明,选用的光伏电池数学模型和改进变步长电导增量法能够符合工程应用场合。     

局部阴影条件下光伏阵列的串联特性分析

以光伏组件的双二极管模型为基础对串联输出特性进行了系统分析,包括分析比较有、无旁路二极管的串联特性、热斑成因,旁路二极管作用机理和不同连接方式以及等效串联结构的光照平衡的影响。结果表明,局部阴影使光伏阵列的I-U曲线呈阶梯状、P-U曲线呈现多峰;旁路二极管抑制热斑作用明显,其重叠和不重叠连接方式效果不同,重叠区的阴影可增大最大输出电流,且最大输出电流与遮阴程度正相关;多个光伏电池元共用一个旁路二极管可有效减少多峰数;等效串联结构的光照平衡可以消除阴影影响。     

光伏发电双管Buck-Boost电路两模式控制方法的仿真与实验研究

光伏电池输出特性具有非线性的特征,其输出功率随着负载、光照强度、环境温度的变化而变化。调整光伏电池的输出电压或电流,是提高光伏电池发电效率的重要途径,它需要用到直流变换电路。本文分析了双管Buck-Boost电路,与常用的四个变换电路相比,该电路综合了Buck电路和Boost电路的优点,能分别实现降压功能和升压功能,具有输入与输出同极性,无源元件少,开关器件的损耗低等优点。本文用Simulink对双管Buck-Boost电路进行了仿真,并做了实验,仿真和实验结果表明双管Buck-Boost电路能较好地应用于光伏发电DC/DC变换电路。     

基于DSP的PSFB光伏阵列模拟器研制

选择了一种适用于光伏并网逆变器测试使用的移相全桥(PSFB)DC/DC拓扑结构,简单分析了其工作过程。从光伏电池阵列的输出特性出发,建立其等效数学模型,得出光伏电池输出特性的工程计算方法。采用直接代入的控制策略,通过TMS320F28335对光伏电池阵列输出特性的数学模型进行数字化处理。最后,通过对模拟器的整体系统的设计进行验证,测试了模拟器的静、动态特性数据,并选择10 kW的光伏并网逆变器对模拟器的实际性能进行了测试和研究。     

部分阴影条件下的光伏阵列仿真建模与特性分析

以传统光伏电池等效模型为基础,考虑了光伏电池在部分阴影情况下会出现的反向雪崩效应,在仿真光伏模块中模拟了并联旁路二极管,避免了热斑效应的发生,所建立的仿真模型能够根据不同的阴影条件和不同温度变化情况模拟出光伏阵列的输出特性曲线,为进一步研究多峰值最大功率点跟踪打下基础.     

太阳能光伏阵列模拟器综述

太阳能光伏并网发电的广泛应用使得光伏并网逆变器的研究成为热点,而太阳能光伏阵列模拟器的研制解决了光伏并网逆变器调试过程中的模拟输入问题,大大缩短了光伏并网逆变器的研制周期并降低了成本。太阳能光伏阵列模拟器主要由整流电路、功率电路和控制电路三个部分组成,在对以上三部分电路进行归纳、分类和总结的基础上,结合现有太阳能光伏阵列模拟器的研究和产品,分别从不同模拟技术的工作原理、实现方法、性能指标等多个方面进行分析,为太阳能光伏阵列模拟器的研制和产品化提供参考。