基于matlab 的光伏电池通用数学模型,基于MATLAB的光伏电池通用数学模型

第２５卷第４期２００９年４月

电力科学与工程

ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

Ｖ０１．２５，Ｎｏ．４

１１

Ａｐｒ．，２００９

基于ＭＡＴＬＡＢ的光伏电池通用数学模型

王长江

(华北电力大学电气与电子工程学院。北京１０２２０６)

摘要：针对光伏电池输出特 Ｉ生－ｇ．有强烈的非线性，根据太阳能电池的直流物理模型，利用ＭＡＴＬＡＢ建立了太阳能光伏阵列通用的仿真模型。利用此模型，模拟任意环境、太阳辐射强度，电池板参数、电池板串并联方式下的光伏阵列Ｉ－Ｖ特性。模型内部参数经过优化，较好地反应了电池实际特性。模型带有最大功率点跟踪功能，能很好地实现光伏发电系统最佳工作点的跟踪。关键词；光伏电池；ＭＰＰＴ；Ｉ－Ｖ特性中图分类号：ＴＭ６１５

文献标识码：Ａ

０

引言

随着化石能源的消耗，全球都在面临能源危

１

光伏电池特性

１．１光伏电池理论模型

太阳能电池等效电路如图ｌ所示门１。

，

机，太阳能依靠其清洁、分布广泛等特点成为当今发展速度居第二位的能源…。

光伏阵列由多个单体太阳能电池进行串并联封

ＶＶＶ

装而成，是光伏发电的能源供给中心，其，一矿特性曲线随日照强度和太阳能电池温度变化，即Ｉ＝ｆ(圪墨乃。目前面厂家通常仅为用户提供标准测

Ｌ

尼

］

一／

ｚ五ｌ∑●手心

Ｊ

试的短路电流五。、开路电压比、最大功率点电流

Ｌ、最大功率点电压圪值，所以如何根据已有的标准测试数据来仿真光伏阵列在不同日照、温度下的Ｊ一矿，Ｐ—ｙ特性曲线，在光伏发电系统分析研究中显得至关重要口１。

文献(３～４】介绍了一些光伏发电相关的仿真模型，但这些模型都需要已知一些特定参数，使得分析研究有一些困难。文献【５］介绍了经优化的光伏电池模型，但不能任意改变原始参数。文献［６】给出了光伏电池的原理模型，但参数选用典型值，会造成较大的误差。

本文考虑工程应用因素，基于太阳能电池的物理模型，建立了适用于任何条件下的工程用光伏电池仿真模型。

图１太阳能电池等效电路

ｌ＝／，ｈ—Ｌ｛ｅｘｐ【ｑ(脚ｖ＋ＲＪ)Ｊ－１｝一掣(１)

式中厶为光伏阵列电流：五为反向饱和电流；ｑ为电子电荷(１．６ｘ１０１９Ｃ)；／，／为二极管因子；髟为玻耳兹曼常数(１．３８×１０～Ｊ／Ｋ)；Ｒ。为串联电阻；Ｒ曲为并联电阻。

日照强度Ｓ为ＩｋＷ／ｍ２，Ｏ．７５ｋＷ／ｍ２，０．５ｋＷ／ｍ２，温度为２５℃时，，一矿特性曲线如图２所示，由图中可以看出，光伏电池的Ｉ一矿特性为非线性的，曲线左侧类似于电流源曲线，右侧类似于电压源曲线。

以上是光伏电池的理论模型，已经广泛应用于

收稿日期：２００９－０２—０１．

作者简介：王长江(１９８３一)，男，华北电力大学电气与电子工程学院硕士研究生．

万方数据