基于自然光源的便携式太阳能电池测试系统

摘要

光伏行业的爆炸性增长,给太阳能电池测试设备带来大量需求。本论文针对户外太阳能电池测试的需求研发了基于自然光源的便携式太阳能电池测试系统,通过测量太阳能电池的I-V曲线,获取太阳能电池的相关性能参数。
　　本文在系统需求分析的基础上,优化了电子负载电路,使其有良好的线性及稳定性;采用锂电池设计了电源系统,满足便携式需求,并采用50F法拉电容设计了补偿电源部分,解决了补偿电源瞬间大电流的难题。通过RS232接口,实现测试硬件与电脑通信,将数据保存到EXCEL,利用电脑处理分析数据,优化硬件方案并进行相关算法设计与验证。在算法方面,采用直接内存访问接口DMA来实现两路ADC同步并自动保存大量数据;采用过采样技术来进一步提高采样精度;设计了最小二乘法正交多项式拟合算法,优化参数计算并消除由离散数据带来的误差;加入了辐照度、温度修正算法,补偿温度、辐照度对测试结果的影响,提高测试结果稳定性。
　　本文采用实验板和简易分析平台来完成硬件方案及算法的设计与验证,待硬件方案及算法成熟后,设计了PCB并焊接调试,采用C＃设计了界面简洁、功能完善的软件,实现本测试系统。测试结果显示系统有较高的重复精度。
　　本系统体积小,稳定性高,达到课题要求。太阳能电池测试是一个随光伏行业迅速发展的行业,具有很大的研究价值和市场价值,希望课题能够进一步深入开展。

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1 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 论文的主要工作及设计流程

1.3 论文的组织结构

2 系统分析及方案设计

2.1 测试系统原理简介

2.2 系统需求分析

2.3 原方案介绍及新方案改进

2.4 本章小结

3 硬件系统设计

3.1 线性电子负载的设计

3.2 基于锂电池的电源系统设计

3.3 本章小结

4 算法分析验证及软件系统设计

4.1 分析验证平台的搭建

4.2 16BIT ADC工作方式及性能验证

4.3 滤波算法及过采样算法的验证

4.4 起点终点判断

4.5 拟合算法设计与验证

4.6 各参数的计算方法

4.7 温度及辐照度补偿算法验证

4.8 软件系统的设计

4.9 本章小结

5 系统调试及实测结果分析

5.1 PCB制作与调试

5.2 实测结果与分析

5.3 本章小结

6 总结与展望

附录1 攻读硕士学位期间发表的主要论文