【摘 要】
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太阳模拟器是模拟不同大气质量条件下太阳光辐照特征的大型测试设备,在航空航天、太阳电池测试、农业科技、气象科学、生物化学等领域都具有广泛应用。对于光伏行业而言,应用稳态太阳模拟器进行产线上太阳电池的标定与测试,其性能直接影响太阳电池测试结果的准确性。本文对以LED为光源的高性能稳态太阳模拟器进行了开发研究,通过对LED光源的光谱拟合仿真与分析,恒流控制系统与恒光控制系统的设计,实现了稳态LED太阳模
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太阳模拟器是模拟不同大气质量条件下太阳光辐照特征的大型测试设备,在航空航天、太阳电池测试、农业科技、气象科学、生物化学等领域都具有广泛应用。对于光伏行业而言,应用稳态太阳模拟器进行产线上太阳电池的标定与测试,其性能直接影响太阳电池测试结果的准确性。本文对以LED为光源的高性能稳态太阳模拟器进行了开发研究,通过对LED光源的光谱拟合仿真与分析,恒流控制系统与恒光控制系统的设计,实现了稳态LED太阳模拟器较高光谱匹配度、辐照不均匀度与辐照不稳定度的设计指标,对稳态LED太阳模拟器的长足发展与太阳电池的测试具有重大意义。本文研究内容如下:1.LED光源光谱拟合仿真分析采用26种单色LED作为稳态LED太阳模拟器的光源,分别建立26种LED的高斯模型,通过最小二乘算法进行光谱拟合。光源合成光谱的拟合精度可达0.9175,实现了稳态LED太阳模拟器光源对AM1.5G标准太阳光谱较高精度的拟合。2.恒流控制系统设计设计光源恒流控制系统的核心电路,对各个子模块进行器件选型与电路设计。在Multisim中进行了恒流电路的仿真,制作电路板后实测恒流精度可达0.1%,实现了稳态LED太阳模拟器光源控制系统较高精度恒流的目标。3.恒光控制系统设计采用增量式PID算法作为恒光控制系统的控制算法,设计用于LED光源辐照度检测与修正的反馈电池电路,在Keil中编写了主程序与部分子程序。搭建了恒光测试平台,实测恒光精度为0.15%,实现了稳态LED太阳模拟器光源控制系统较高精度恒光的目标。4.稳态LED太阳模拟器测试采用电子负载配合上位机测试软件实现太阳电池参数的采集处理。对稳态LED太阳模拟器进行性能测试,达到了光谱匹配度为A+级、辐照不均匀度为1.85%（A级）和辐照不稳定度为0.25%（A+级）的设计要求。
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