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1、中山大学 硕士学位论文 光伏阵列区域特性测试系统的研究与实现 姓名：何英蕾 申请学位级别：硕士 专业：电力电子与电力传动 指导教师：付青 20100530 光伏阵列区域特性测试系统的研究与实现 专业：电力电子与电力传动 硕士生：何英蕾 导师：付青副教授 摘要 经济发展与能源短缺矛盾突出，发展循环低碳经济，转变经济增长方式，谋 求可持续发展的出路成为瞩目的热点论题。太阳能作为一种优质可再生新能源受 到越来越多的关注。光伏阵列区域特性的测试、研究和开发也随之成为一个焦点 问题。 由于光伏阵列区域特性受众多因素影响，光伏组件以及阵列的标定参数往往 与实际情况有很大的出入，因此单靠厂家提供的太阳电池特
2、性参数不能准确反映 光伏阵列的实际工作情况，对光伏系统设计而言也缺乏参考价值。光伏阵列的现 场测试研究为光伏系统设计和光伏阵列性能评估提供重要依据，便于光伏系统的 设计和应用。 本论文研究的光伏阵列区域特性测试系统是采用电容充电测试方法得到光 伏阵列的特性参数，通过传感器进入高速的数字处理控制芯片T M S 3 2 0 F 2 8 1 2 完 成完成A D 模数转换、数据存储和数据分析处理的工作，实时反映光伏阵列的特 性。同时，运用预估算法根据现场测量数据确定光伏阵列在任意温度和照度条件 下的光伏阵列区域特性并在上位机或液晶显示模块以图像和数据结合的方式显 示。数据采集单元与上位机是通过通用串
3、行接口或U S B 通信模块连接的。数字芯 片T M S 3 2 0 F 2 8 1 2 具有精度高、速度快、集成度高等特点，大大地提高了光伏阵 列区域特性测试与预估的精度，提供高速的数据采样分析，完成复杂的数值运算， 使装置小型化、轻便化，适用于广大地区光伏阵列的就地测量。 关键字：光伏阵列曲线预估算法T M S F 2 8 1 2 控制器 R e s e a r c ha n dR e a l i z a t i o no nT e s t i n gS y s t e mo fP VA r r a yC h a r a c r i s t i c s P o w e rE l e c t
4、 r o n i ca n dP o w e rD r i v e H e Y i n g l e i F uQ i n g A bs t r a c t T h ec o n t r a d i c t i o nb e t w e e nt h ee c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n de n e r g ys h o r t a g ei s o b v i o u s T os e e kas u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tw a yt h ed e v e l o p m e n to fc
5、y c l ee c o n o m y a n dt h en e wp a t t e r no fe c o n o m i cg r o w t hb e c o m et h eh o tt o p i c S o l a re n e r g ya sa q u a l i t yr e n e w a b l ee n e r g yr e c e i v e sm o r ea n d m o r ea t t e n t i o n T h et e s t i n g , r e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n to f r e g
6、 i o n a lc h a r a c t e r i s t i c sa l s ow i l lb ea f o c 淞 A st h er e g i o n a lc h a r a c t e r i s t i c so f p h o t o v o l t a i ca r r a ya r ea f f e c t e db ym a n y f a c t o r s , t h ep a r a m e t e r st h a ts o l a rc e l lm a n u f a c t u r e r sp r o v i d e dc a nza c c
7、u r a t e l yr e f l e c tt h e a c t u a lp e r f o r m a n c eo nt h ep h o t o v o l t a i cs y s t e md e s i g n R e s e a r c ho nf i e t at e s t i n go f p h o t o v o l t a i ca r r a yp r o v i d e sa ni m p o r t a n tb a s i s f o rP V s y s t e md e s i g na n da p p l i c a t i o n I t
8、h e l p st or e f l e at h ea c t u a lc o n d i t i o no f t h eP V a r r a y I nt h i sp a p e r , t h eP Va r r a yt e s t i n gs y s t e mu s ec a p a c i t o rc h a r g i n gm e t h o dt o o b t a i nt h ec h a r a c t e r i s t i c so f P V a r r a y T h es a m p l e dd a t at h r o u g ht h e
9、s e n s o rp u t 切f D t h eh i g h - s p e e dd i g i t a lp r o c e s s i n gc o n t r o lc h i pT M S 3 2 0 F 2 8 1 2w h i c hc o m p l e t e st h eA Dc o n v e r s i o n , d a t as t o r a g ea n dd a t aa n a l y s i sw o r l 【I tr e f l e c ut h er e a l - t i m e c h a r a c t e r i s t i c so
10、 f P V a r r a y M e a n w h i l e , a np r e d i c t i v ea l g o r i t h mi su s e dt oi d e n t i f yt h e r e g i o n a lc h a r a c t e r i s t i c so fP Va r r a y su n d e ra r b i t r a r yt e m p e r a t u r ea n di r r a d i a t i o n a c c o r d i n gt ot h er e a l - t i m eP Va r r a ym
11、 e a s u r e m e n t C o m p u t e ro ral i q u i dc r y s t a li s o p t i o n a lt od i s p l a yc o m b i n e d 耐蠊i m a g e sa n dd a t a C o m p u t e ra n dD S Pc o n n e c t t h r o u g ht h eu n i v e r s a ls e r i a li n t e r f a c eo rU S Bc o m m u n i c a t i o nm o d u l e j 1 M s 3 2
12、0 F 2 8 l2 d i g i t a lc h i p 谢f J lh i g hp r e c i s i o n , s p e e d , h i g hi n t e g r a t i o n , g r e a 砂i m p r o v e dt h e a c c u r a c yo f P Va r r a yt e s t i n ga n de s t i m a t i n g , p r o v i d e dh i g h - s p e e dd a t as a m p l i n ga n d a n a l y s t s a n de a s yt
13、 oc o m p l e t eac o m p l e xn u m e r i c a lc a l c u l a t i o n T h es y s t e mi Ss m a l l a n d p o r t a b l e , 砌纪 c a na p p l y t ol a r g ea r e a so f P V a r r a yi nm e a s u r e m e n t K e y w o r d ：P h o t o v o l t a i c P v ) A r r a y s , T e s t i n gp r e d i c ta r g o r i
14、 t h m 。S i m u l a t i o no f l - V c u r v e ，T M S 32 0 F 2 8 1 2c o n t r o l l e r 原创性及学位论文使用授权声明 论文原创性声明内容： 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指 导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引 用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或 撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：彳司粪穆 日期：上口眇年J ，月；矿日 学位论文使用授权声明 本人
15、完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规 定，即：学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定 机构送交论文的电子版和纸质版，有权将学位论文用于非赢 利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆、院系资料室 被查阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索， 可以采用复印、缩印或其他方法保存学位论文。 学位论文作者签名： 与蔓禹 日期：2 0 l o 年J ，月吾oE l 导师签名：何 日期：扫D 年r 月；日 知识产权保护声明 本人郑重声明：我所提交答辩的学位论文，是本人在导 师指导下完成的成果，该成果属于中山大学物理科学与工程 技术学院，受国家知识产权法保护。在学期间与毕业后以任 何形式公
16、开发表论文或申请专利，均须由导师作为通讯联系 人，未经导师的书面许可，本人不得以任何方式，以任何其 它单位做全部和局部署名公布学位论文成果。本人完全意识 到本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 司船 日期：2 - o t O 年5 月3 0 日 中m 太学碰十学论Z 第一章引言 1 1 太阳能光伏产业发展前景 发展循环低碳经济，转变经济增长方式，谋求可持续发展的出路成为世界的 热点论胚。全球各个国家都在努力开发利用各类绿色可再生能源( 风能、核能、 太阳能、生物能等) 太阳能作为其中最具潜力的可再生能源，受到越来越多的 关注。从图1 1 可以看出世界上石油资源紧缺，煤矿资源也仅能维持约两百多年， 而太阳能的储量预测相对于其他常规能源来说却是无穷大的，有很大的开发利用 空间。因此光伏发电作为太阳能利用的一种重要方式也正在蓬勃发展。光伏发电 就是利用太阳能电池或者组件将太阳能转换为电能。 恻1 1 世界和中国再类能源储量预测 为了激励太阳能光伏发电产业的发展，各国提出了一系列的优惠政策。 2 0 0 4
