基于虚拟仪器的聚光太阳能伏安特性测试系统

【摘要】：太阳能具有绿色环保、分布范围广的优点,随着化石能源储量的不断萎缩,而传统的绿色能源中,水电对生态环境有着巨大影响,核电因为各种因素而存在着泄漏风险,风能的分布则较为不均匀且地域性区别明显,太阳能的利用成为各国开发和研究的热点。 光伏发电是太阳能应用领域的重要研究方向。但是由于太阳能存在着能量密度低、光照时间不连续、光照强度不稳定的缺点,而且光电池生产的成本仍然较高,因此提高光伏发电系统的太阳能转化效率、降低发电系统的建造成本是太阳能发电领域所需解决的两个主要矛盾。 聚光光伏发电(Concentrated Photovoltaic, CPV)系统通过使用聚光器将大面积的太阳光集中在光电池上,提高了单位面积光电池的发电功率,大大减小了在光伏发电系统成本中占有较大份额的光电池的使用量。同时由于太阳跟踪系统的使用,CPV系统在整个白天都具有较为稳定的输出 但是因为CPV系统的组件包括了太阳跟踪器、聚光器、光电池等部分,其系统结构相对复杂,各个组件对系统效率的影响各有不同,对各组件的匹配提出了一定的设计要求。 论文研究开发了一种CPV系统光电测试系统,包含了自动太阳跟踪平台和光电池伏安(Ⅰ-Ⅴ)特性测量系统,能够对CPV系统进行较全面和长期的测试,为CPV系统各组件的匹配设计提供依据。研究对聚光光伏发电系统太阳跟踪系统的控制策略进行了分析,优化了双轴太阳跟踪系统的设计,保证了测试系统的先进性以及适用性。并编写了基于LabVIEW图形化编程语言开发的测试软件,控制吉时利2602A数字源表对CPV系统光电池进行测试,实现了自然光照下对光电池Ⅰ-Ⅴ特性的快速采集、显示、分析、存储等功能。经实验证明,系统具有很好的稳定性和扩展性。 【关键词】：CPV 跟踪 光电池 I-V特性 LabVIEW 数字源表 TSP
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 CPV系统9-10
• 1.2.2 太阳能电池测试系统10-11
• 1.3 论文主要研究内容及所做工作11-14
• 1.3.1 研究意义11-12
• 1.3.2 研究内容12-13
• 1.3.3 论文结构13-14
• 第2章 跟踪控制策略分析14-23
• 2.1 地平坐标系的建立和太阳轨迹分析14-17
• 2.1.1 地平坐标系下太阳视位置与跟踪器位置15-16
• 2.1.2 地平坐标下太阳运行轨迹分析16-17
• 2.2 跟踪偏差控制策略17-23
• 2.2.1 两种不同的跟踪偏差控制策略18-19
• 2.2.2 跟踪偏差分析19-22
• 2.2.3 本章小结22-23
• 第3章 太阳跟踪系统的设计23-35
• 3.123-27
• 3.1.1 俯仰机构的机械运动简图23-24
• 3.1.2 推杆导程分析24-27
• 3.2 太阳跟踪系统控制系统的设计27-34
• 3.2.1 控制系统的硬件结构28
• 3.2.2 控制系统的工作流程图28-29
• 3.2.3 太阳跟踪系统控制程序的设计29-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第4章 光电池伏安测试系统35-49
• 4.1 硬件系统35-37
• 4.2 测量模式分析37-40
• 4.2.1 光电池的理论模型37
• 4.2.2 不同的测量方式比较37-38
• 4.2.3 DC与Pulse测试模式比较38-40
• 4.3 软件设计40-48
• 4.3.1 TSP测试控制脚本40-43
• 4.3.2 LabVIEW对仪器的控制模式43-45
• 4.3.3 测试系统程序45-46
• 4.3.4 典型测试任务46-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第5章 总结与展望49-50
• 致谢50-51
• 参考文献51-53
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文53

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