光伏电池实用模型研究.pdf

《电气什吴〉(2016.No.5
37
文章编号:1004-289X(2016)05-0037-03
光伏电池实用模型研究
何文涛,解立辉
(三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌443002)
摘要:本文介绍一种简化光伏电池工程应用模型,根据此模型模拟模拟任意外界温度、光照强度、光伏模块参
数、电池串并联方式下组合下的光伏阵列U-I、U-P曲线。模型内部参数有效的进行优化处理,较好地反应了
电池实际特性。 MATALB软件建立仿真模型,将仿真结果与实际参数进行对比,效果较好。
关键词:光伏电池;U-I曲线;U-P曲线; MATLAB仿真
中图分类号:TM91
文献标识码:B
Practical Model of Photovoltaic Cells
HE Wen-tao XIE Li-hui
(College of Electrical Engineering &Renewable Energy, Three Gorges Universit
Yichang 443002, China)
Abstract: This paper describes a simplified model of photovoltaic cell engineering, photovoltaic amay U-I analog simu
lation based on this model any outside temperature, light intensity, photovoltaic module parameters, battery of series and
parallel combinations, U-P curve. Effective internal model parameters were optimized, better reflect the actual character
istics of the battery MATALB software simulation model, the simulation results were compared with the actual parame-
ters. the better
Key words photovoltaic cells; U-I curve; U-P curve; MATLAB simulation
1引言
模型中的参数、。、R、n很难确定。
环境问题俨然成为人类关注的焦点,低碳生活、可
持续发展已经成为我国未来发展的方向。提到节
能减排就不得不提光伏发电,光伏发电顶着清洁发电
的光环,成为大家讨论已近研究的热点。本文通过
MTALAB仿真软件搭建数学模型,通过仿真得到光伏
电池的输出的U-I、U-P曲线,仿真结果非常接近实
际输出,设计是正确的。
图1太阳能电池等效电路
2光伏电池理想数学模型2
3光伏电池实用模型3-4
太阳能电池等效电路如图1所示。
厂家提供标准条件(光照强度S=1000W/m2,电
g(V+R、)
V+RI
exp
nんT
(1)池温度7=25℃),电池板的四个测试参数l。,、U。、
为光伏阵列电流;z。为反向饱和电流;g为电子n、Vn,建立工程用数学模型时,在式(1)的基础上进
电荷(1.6x10°C);n为二极管因子;K为玻耳兹曼常数
行简化得到
(1.38x102J/K);R,为串联电阻:R为并联电阻。理论
(2
38
电气》(20
3)4光伏电池 Matlab/ Simulink建模仿真s-7
UノU』-1
4
通过上面的公式,我们在 MTALAB/ SIMULINK里
面搭建模型,只需要T、S、U、这几个参数就能模拟
当目照强度和电池温度均有变化时,与实际环境电池的U-、U-P曲线。我们搭建好模型后进行封
存在偏差,修正参数如下:
装,得到封装模块,如图2所示。其输入参数为环境
5)温度,S为外界光照前度,U为输人电压,为输出电
流
、K为内部封装参数。其内部数学模型结构
△T=T-Th
(6)
如图3所示。
U。=。(1ーcムT)(1+bAS
(7)
=「。。(1+a△7)
8)
m=。a(1+a△T
U=U。(1ーcムT)(1+b△S)
(10)
式中,a取值0.00025,b取值0.00288,C值为0.5
+KS
(11)
V
T”n为任意的外界温度,K的取值为0.04。
Subsystem
图2模型封装图
Constant
Constant2
D Isc
Add6 Fcnl
Lefp Aad Gain Add! P-o?
livide 1
Im
Product
Constant
图
Divide5
Constants Producto Aap UA Cruets
Prod
Sref
Divide Fen3 [1) Aad8
Add2
Constanti
xh Divide2
Produ
Add4 Gain Adds Fcn Product
Divide4 Fcn2 Product
Products
Constanta
Vm
图3内部模型结构图
光伏电池输出特性
清楚的看到当S=1000W/m2,时,最大功率P。的值在
270W附近,最大功率点对应的电压U。大约为35V
本文选择典型的 Solarex MSX6060W光伏阵列,标与实际参数吻合。并且随着光照强度的降低最大功率
准测试条件下,光强S。=1000w/m2,温度T=25℃。下降得比较厉害,开路电压U。也在小范围内下降。图
最大功率P。=270W,峰值电流。=7.5A,峰值电压6中我们能看到,当光照强度S=1000W/m2时,短路
Um=35V,短路电流。=8A,开路电压U。=44V。仿电流。=8A,在一定电压范围内保持恒定值,在电压
真模型图4所示。
增加带一定值陡然下降至零。同时短路电压的值随着
图4中,Ramp为斜坡函数,模拟光伏电池电压输光照强度的下降而下降。光照强度的对最大功率、短
出
路电流的影响很大。
可以获得不同条件下的U-ーI特性曲线跟U-P
这里的光照一定时光照强读值维持在1000w/m2,图
特性曲线如图5和图6所示8-9。
7中我们能清楚看到,光照一定,光伏电池的最大功率
这里的温度值一定维持在25℃,图5中,我们能值随着温度的升高而降低,但最大功率降低的比重远