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研究论文（Articles ）
节能减排
基于 Simulink 的光伏电池组件建模和 MPPT 仿真研究
刘翼，荆龙，童亦斌
北京交通大学新能源研究所，北京 100044
摘要
根据光伏电池组建的物理特性等效电路及数学模型，基于 Simulink 仿真软件建立了光伏电池组件的仿真模型，模型的基本
参数按照 Solarex MSX60 60W 产品参数设置 , 其他参数根据基本参数及数学模型计算得出。该模型可以实现在不同光照强度和温度下 60W 光伏组件的输出 U-I 特性，并且可以灵活地推广到其他功率等级的电池组件及其串并联特性的模拟。根据光伏电池的输出U-I 特性，可以分析得到组件的 U-P 特性曲线为单峰曲线，故光伏电池存在最大功率工作点（MPP ）。在此 Simulink 模型基础上研究了光伏组件最大功率追踪方法（MPPT ）。在众多最大功率追踪方法中，电导增量法有着比较优秀的控制效果，因此本文着重讨论了电导增量法，对比分析了电导增量法及其两种改进方法（两种步长电导增量法和梯度变步长电导增量法）的最大功率追踪控制效果，这两种改进方法均对普通电导增量法中控制步长固定的不足做了修改。按照一天中光照强度变化的近似规律设置环境条件，仿真模拟光伏电池组件的 MPPT 控制，仿真结果进一步验证了模型准确性以及改进后的梯度变步长最大功率控制算法的优越性。
关键词
光伏电池组件建模；Simulink ；最大功率追踪控制；电导增量法
中图分类号 TP391.9
文献标识码 A
文章编号 1000-7857 （2010 ）18-0094-04
Study of PV Module and MPPT Control Based on Simulink
LIU Yi, JING Long, TONG Yibin
New Energy Research Institute, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
Abstract
The simulation model of PV module in this paper is based on Simulink software, PV module's physical equivalent circuit and
its mathematical model. Its basic parameters are the same as those of Solarex MSX60 60W, and other parameters are calculated with basic parameters and the mathematical model. This Simulink model can be used to show the U-I output characteristics of the 60W PV module under various insulations and temperatures. Meanwhile, this model can be applied to cases of other powers neatly and used to study module's parallel and serial characteristics. According to the output U-I characteristics, the U-P curve of the PV module is a single peak curve, which means that the PV module has a Maximum Power Point (MPP). On the basis of this Simulink model, Maximum Power Point Tracking (MPPT) methods are discussed. Among various MPPT methods, the incremental conductance method (IncCond) has an excellent control effect, so it is mainly discussed in this paper, and its control effect is compared with two
of its improvements, which are two step-sizes IncCond and gradient variable step size IncCond. The two improved methods have both relaxed the restriction of the fixed step in IncCond. Setting the environmental parameters of the simulation model with the approximate variation of insulation in a day, the MPPT control of PV module is simulated. The simulation results further verify the accuracy of the model and the improved MPPT algorithm.
Keywords model of PV module; Simulink; maximum power point tracking; incremental conductance method
引言
随着全球对新能源技术发展的鼓励和重视，各国对光伏
的环境条件难以预测，这给光伏发电系统中其他环节的实验及研究带来了不便。因而，对光伏组件的建模仿真可以为其他环节的深入研究提供仿真基础。此外，由光伏组件的输出
技术的研究也逐渐深入和广泛。然而太阳能电池板安装地点
收稿日期： 2010-06-18 ；修回日期：2010-08-23
作者简介：刘翼，硕士研究生，研究方向为光伏并网发电系统，电子信箱：liuyiala@https://www.doczj.com/doc/9a13453614.html, ；荆龙（通信作者），讲师，研究方向为电力电子技术在新能源发电中的应用，电子信箱：ljing@https://www.doczj.com/doc/9a13453614.html,
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U-I 特性可以看出，在某光照强度和某温度下，光伏组件对应
一个输出功率最大的工作点（MPP ），因而为使光伏组件的发电效率最大，常对光伏组件进行最大功率跟踪控制（Maximum 其中，Iph 为与光照强度呈正比的光生电流；ISC 为光伏电池的短路电流；ISC(T1)为在标准光照条件 G=1000 W/m2，温度为 T1 条件下的短路电流，A ；ISC(T2) 为在标准光照条件G=1000W/m2，温度为 T2 条件下的短路电流，A ；G 为光照强度；Gnom 为标准光照强度，值为 1000W/m2；K0 为短路电流温度数 A/℃；Id 为流过二极管的电流；IOS 为光伏电池饱和电流；V 为负载端电压；I 为负载端电流；A 为 P-N 结理想因子，取值 1～2 ；K 为玻尔兹曼常数（1.38×10-23J/K ）；T 为开氏温标。基于电池组件 Solarex MSX60 60W 的参数（表 1）建立了本文所提出的电池组件模型，并根据式（3），计算 K0=0.0024A/℃。
表1 电池组件 Solarex MSX60 60W 的参数
Power Point Tracking ，MPPT ）。
光伏电池是利用半导体材料的电子特性直接转换成电能的一种固态器件，根据其工作原理可以建立光伏电池的数学模型
[1-2]
，即建立光伏电池仿真模型的基础。 Matlab/Simulink
仿真软件功能强大并且有良好简洁的建模环境，许多对光伏电池仿真模型的研究都基于此软件，例如，①根据数学模型用牛顿迭代法求解电流，并通过 Matlab 语言编写仿真模型
[1-5]
，该仿
真思想所建模型可以模拟不同环境及电池参数下的光伏电池U-I 特性曲线，但此模型（信号模型）与 Simulink 仿真软件中提供的功率模块难以直接连接，给光伏发电系统的其他研究带来不便。②根据数学模型及等效电路建立 Simulink 功率仿真模块，但对等效电路中串联电阻的计算模糊，导致模型的准确性下降 [7]。本文结合上述两种建模方式的优点，建立了功率输出的Simulink 仿真模型，可以直接利用此模型研究光伏发电系统的其他环节。光伏发电系统MPPT 经典控制方法中电导增量法的控制效果很好，但同时存在步长固定的缺点
[7-8]
Table 1 Parameters of PV module Solarex MSX60 60W
开路电压短路电流最大功率点
型号
25℃短路
电流
Solarex MSX60 60W
最大功率
21.1V
电流温度系数（0.065±
3.846A
电压温度系数
17.1V/3.5A
功率温度系数
3.8A 75℃短路
电流
。本文利用提出的仿真模型对电导增量法及其两种改进
方法进行仿真分析。
60W
- （80±10 ） mV/℃
- （0.5± 0.005 ）%/℃
0.015 ）%/℃
3.92A
1
1.1
光伏组件建模仿真
光伏组件的物理及数学模型太阳能光伏电池由许多 P-N 结组成，将光能转换为电
根据式（1 ）和式（2 ）推导出 [2] · Iph=G 3.8 ×[1+0.0024(T-25-273)] 1000 数为 np），光伏组件的输出特性方程 [2]为· I=npIph-nsIOS exp （5 ）
能。光伏电池的等效电路如图 1 所示 [2]。
对于电池组件（串联单体电池个数为 ns，并联单体电池个
q(V+IR # ! AkT ) "1 $
s
（6 ）
本文所建立的光伏组件模型无并联单体电池，串联电池个数为 36 个，即 ns=36 ；
在外部负载短路时，可知 I=0 ，V=Voc
图1 光伏组件的等效电路
代入式（6 ），得到· Iph-36IOS exp
Fig. 1 PV module equivalent circuit
图 1 中，Iph 为光生电流，当光照恒定时，由于光生电流不随光伏电池的工作状态而变化，因此可以等效为恒流源。在光伏电池的两端接上负载后，负载端电压反作用于 P-N 结上，产生与光生电流方向相反的电流 Id。串联等效电阻 Rs 表示电池中电流受到的阻碍作用，其数值取决于 P-N 结深度、半导体材料的纯度和接触电阻。串联电阻越大，线路损失越大，光伏电池输出效率越低；旁路电阻 Rsh 与电池对地的泄漏电流呈反比。根据太阳能电池内部结构和电路特性，可建立太阳能电池的数学模型公式 [1]表达如下：因此可得
q(V+IR - =0 # ! AkT ) "1 $
s
IOS= 1.2
Iph q(V+IRs) exp -1 AkT
!
"
（7 ）
光伏组件基于 Matlab 软件的建模根据光伏组件的等效电路建立 Simulink 模型，如图2 所示。
Iph=Iph(T1)[1+K0(T-T1)]
· Iph(T1)=G ISC(Tnom )/Gnom
（1 ）（2 ）（3 ）
图2 光伏组件仿真模型
K0=(ISC(T2)-ISC(T1)/(T2-T1) Id=IOS
#!
q(V+IRs) exp -1 AkT
"$
（4 ）
Fig. 2 Simulation model of PV module
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1 ）模拟光生电流的可控电流源的控制信号 Iph 由式（5 ）
确定，G 、T 作为输入控制量。系： dI >- I 和 dI <- I ，通过此关系可对光伏组件工作电
dV
V
dV
V
2 ）模拟二极管作用的可控电流源的控制信号为 Id，可由
式（4 ）和式（7 ）确定，可见 Id 需要两个输入变量：V （Rsh 两端电压）和光生电流 Iph，其可通过测量确定。
压进行调节。本研究中选择使用 Boost 电路实现对光伏组件最大功率点的跟踪控制，
故实际控制量为 Boost 电路的占空比。由于电导增量法的判断依据是光伏电池组件自身的物理特性，故不会受外部环境影响，且跟踪到最大功率点后可以保证稳定输出。然而，其主要缺点是步长固定，追踪时间难以灵活控制。
3 ）串联电阻 Rs 的确定。
根据式（6 ），可确定在最大功率点（MPP ）处有· Impp=Iph-IOS exp 令 Vt= AkT ，则有
q(V # ! 36·+I R ) "1 $ AkT
mpp mpp s
（8 ）
2.2
对电导增量法的改进针对电导增量法步长固定的缺点，提出以下改进方法。方法 1 （两种步长电导增量法）：设计两种步长变量，在 dI
q
I -I 36Vtln ph mpp +1 -Vmpp IOS Rs= Impp Rs=0.5062Ω。 1.3 Matlab 模型仿真结果
%
&
变化较大时，使用大步长；dI 变化较小时，使用小步长。在实（9 ）际的仿真中，设置 abs(dI) 与 0.65 比较，以确定大小步长。方法 2 （梯度变步长电导增量法）：根据光伏组件的 U-I 特性，在最大功率点的两侧， dP/dV 随输出电压偏移量的增大而增大。令 MPPT 的步长 Step=A· dP/dV （A=0.0005 ），使步长随输出电压与最大功率点处电压距离的大小而变化。梯度变步长的程序流程图如图 4 所示。
将表 1 中的相关数据代入式（9 ），即可以计算出串联电阻
调节负载电阻的大小进行采样，得到 U -I 特性曲线（图 3 ），设定环境条件 G=1000W/m ，T=30℃。
2
图3
Matlab 光伏组件模型 U-I 特性曲线
Fig. 3 U-I characteristic curve of PV module
2
MPPT 控制建模
在双级光伏发电系统中，采用 DC/DC 环节完成最大功率
图4 梯度变步长最大功率控制方法程序流程
控制的任务，即调节 DC/DC 变换器的控制脉冲占空比，相当于调节光伏组件输出侧的等效负载的大小，使等效负载与光伏电池组件在该环境条件下工作于最大功率点时对应的负载大小相同，以使电池组件工作于最大功率点。常见的最大功率追踪方法中，电导增量法具有良好的控制效果，故本文主要仿真研究电导增量法及其改进方法。
Fig. 4 Program flow chart of variable step size MPPT control
3
MPPT 控制仿真结果
仿真中 Boost 电路参数 L=65mH ，C=1000μF ，开关频率 f=
2kHz ；光照强度 G=1000W/m2，环境温度 T=25℃。 3.1 3 种电导增量法的追踪效果比较
由图 5 可以看出，电导增量法、两种步长电导增量法、梯度变步长电导增量法 3 种控制方法中，电导增量法的调节速度最快，但稳态波动较大；两种步长电导增量法的稳态波动小，但其调节速度略慢；而梯度变步长电导增量法的稳态最理想，其调节速度也比较快，达到稳态前的波动也相对较小。根据图6 ，光伏电池组件的输出电压在梯度变步长电导增量法控制时，稳态波动最小，达到稳态前的波动也最小。
2.1
电导增量法原理由光伏电池的 U-I 特性曲线可见，在最大功率点处存在
dP =0 ，即 d(VI) =0 ，进一步推导可得 dV dV dI = I dV V
（10 ）
此式即作为判定光伏池板的工作点是否位于最大功率点处的依据。在 U-I 曲线上最大功率点的左侧和右侧分别存在关
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图5
不同 MPPT 控制方法下光伏电池组件输出功率
图6
不同 MPPT 控制方法下光伏电池组件输出电压
图7
最大功率跟踪结果比较
Fig. 7 Comparison of max power tracking results
Fig. 5 PV module's output power under different MPPT controls
Fig. 6 PV module's output voltage under different MPPT controls
3.2
光照条件变化时光伏组件最大功率跟踪效果为模拟一天内的光照强度变化，并且考虑到仿真速度，
Ren Ju, Guo Wenge, Zheng Jianbang. Acta Photonica Sinica, 2006, 35 (2): 171-175.
[6] 禹华军 , 潘俊民 . 光伏电池输出特性与最大功率跟踪的仿真研究 [J].
计算机仿真 , 2005, 26(2): 248-252.
设计 0~2s 内光照强度按照固定斜率由 0 增加到 1000W/m2；
2~4s ，维持 1000W/m2 不变；4~6s 按固定斜率下降至雪。仿真
波形如图 7 ，光伏电池组件的输出功率可以比较理想地跟随上光伏电池组件的最大输出功率，控制效果理想。
Yu Huajun, Pan Junmin. Computer Simulation, 2005, 26(2): 248-252. [7] 徐鹏威 , 刘飞 , 刘邦银 , 等 . 几种光伏系统 MPPT 方法的分析比较及改
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Xu Pengwei, Liu Fei, Liu Bangyin, et al. Power Electronics, 2007, 41(5):
4
结论
本文根据光伏电池组件的数学模型，基于 Simulink 仿真
3-5. [8] 陈兴峰 , 曹志峰 , 许洪华 , 等 . 光伏发电的最大功率跟踪算法研究 [J].
可再生能源 , 2005, 119(1): 8-11.
工具建立了光伏组件的仿真模型，该模型可以灵活设定环境条件（光照强度和温度），模型 U-I 曲线的仿真结果与理论结果一致。以此模型为基础，进行了 MPPT 控制的研究，其中梯度变步长方法具有出色的控制效果，并且 MPPT 控制结果也进一步验证了光伏电池组件模型的准确性。本文提出的光伏电池组件模型可以为研究光伏电池组件热斑现象、光伏发电系统并网控制等研究提供可靠方便的仿真研究手段。参考文献（References ）
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（责任编辑
王芷）
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1
一、实验过程记录 1.画出实验接线图 图1 实验接线图 图2 光伏电池板图3 实验接线实物图 2.实验过程记录与分析 （1）给出实验的详细步骤 ○1 实验前根据指导书要求完成预习报告 ○2 按预习报告设计的实习步骤，利用MATLAB建立光伏数学模型，如下图4所示。
图4 光伏电池模型其中PV Array模块里子模块如下图5所示。 图5 PV Array模型其中Iph，Uoc，Io，Vt子模块如下图6-9所示。 图6Iph子模块
图7Uoc子模块 图8 Io子模块 图9Vt子模块 ○3 在光伏电池建模的基础上，输入实际光伏电池参数值，研究不同光照强度下、不同温度下光伏电池的I-V、P-V特性曲线，并得出结论。 ○4 设计光伏电池测试平台，在不同光照、温度情况下测试光伏电池输出电压、输出电流值，对实测数据进行处理并加以分析，记录实际光伏电池的I-V、P-V 特性曲线，与仿真结果进行对比，得出有意义的结论。 ○5 确定电力变换电路拓扑结构，设计电路中的相关参数值，通过MATLAB搭 建电路并仿真分析，搭建电路如图10所示。
图10离网型光伏发电系统 ○6 确定系统MPPT控制策略，建立MPPT模块仿真模型，并仿真分析。 系统联调，调节离网型光伏发电系统的电路和控制参数值，仿真并分析最大功率跟踪控制效果。 （2）记录实验数据 m2 表1当T=290K时S=1305W/时的测试数据 I(A)0 1.03 1.25 2.65 3.79 5.97 6.287.867.98 U(V)27.326.226252421.516 1.10 P(W)026.98632.566.2590.96128.35100.488.6460 m2 表2当T=287K时S=1305W/时的测试数据 I(A)01 1.5 2.6 3.93 6.0 6.688.048.12 U(V)27.626.225.825.123.921.620.510 P(W)026.238.765.2693.93129.6136.948.040 m2 表3当T=287K时S=1278W/时的测试数据 I(A)0 1.04 1.49 2.25 3.66 6.06 6.737.98.06 U(V)26.826.22625.424.321.913.40.50 P(W)027.24838.7457.1588.94132.7190.18 3.950
光伏发电并网系统Simulink仿真实验 报告电气工程学院 王安20 一．光伏发电系统基本原理与框架图 基本原理为：光伏阵列接受太阳能产生直流电流电压，同时电流电压受光照和温度的影响，而后经DC\DC（BOOST升压电路）转化将电压升高，再经DC\AC逆变产生交流电压供给负载使用。在这中间需要用MPPT使光伏电池始终工作在最大功率点处。 二．光伏电池的工作原理 光伏发电的能量转换器件是太阳能电池，又叫光伏电池。光伏电池发电的原理是光生伏打效应。光伏电池应用P-N结的光伏效应（Photovoltaic Effect）将来自太阳的光能转变为电能。当太阳光照射到太阳能电池上时，电池吸收光能，产生光电子－空穴对。在电池内电场的作用下，光生电子和空穴被分离，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏打效应”。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，则负载就有“光生电流”流过，从而获得功率输出。这样，太阳的光能就变成了可以使用的电能。 三．光伏发电系统并网Simulink仿真 利用MTALAB中的simulink软件包，可以对10KW,380V光伏发电系统进行仿真，建立仿真模型如下： 输入参数如下： Simulink提供的子系统封装功能可以大大增强simulink系统模型框图的可读性封装子模块如下： 光伏电池封装模块： 最大功率点跟踪模块：
PWM模块如下： 并网端PWM内部PI模块： 运行结果如下图所示： 光伏电池输出电压如下： 光伏电池输出电流如下： 光伏电池输出功率波形如下： 并网(220V)成功后输出电流波形： 结果分析:通过对光伏发电的matlab-simulink仿真，得到了与理论曲线基本相同的电压、电流、功率曲线，但仍有不足之处，比如产生了许多谐波。通过这次的仿真实验，让我更加深刻认识了光伏发电的工作原理和过程，对光伏发电过程中可能出现的问题也有了一定的了解。虽然自己现在没办法解决，但随着自己学习的深入，以后会有办法解决的。另外，此次试验是和几个同学一起完成过程中也遇到了很多问题，最后集思广益解决了很多的问题，这让我也明白了合作的重要性。
本文由qpadm贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第 25 卷第 4 期 2009 年 4 月 电 力 For personal use only in study and research; not for commercial use 科 学 与 For personal use only in study and research; not for commercial use 工 程 Vol.25, No.4 Apr., 2009 11 For personal use only in study and research; not for commercial use Electric Power Science and Engineering 基于 MATLAB 的光伏电池通用数学模型 王长江 For personal use only in study and research; not for commercial use （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性具有强烈的非线性，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 引 言 1 光伏电池特性 随着化石能源的消耗，全球都在面临能源危机，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 [1] 。光伏阵列由多个单体太阳能电池进行串并联封装而成，是光伏发电的能源供给中心，其 I V 特性曲线随日照强度和太阳能电池温度变化，即 I=f ( V, S, T ) 。目前而厂家通常仅为用户提供标准测试的短路电流 I sc 、开路电压 Voc、最大功率点电流 I m 、最大功率点电压 V m 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 I V，P V 特性曲线，在光伏发电系统分析研究中显得至关重要 [2] 。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。
PSIM9.0学习笔记1——光伏电池板模型的使用 今天看了看PSIM9.0里面的光伏板模型，顺带测试了一下，感觉非常简单实用，以后要做光伏这方面研究的童鞋就不用纠结怎么建光伏电池板的模型了，直接拿来用就可以了。1.光伏板模型就在PSIM9.0的elements-power-renewable energy里面，有两种，一种是物理模型的，一种是功能模块的，物理模型更接近于真实的板子，有两个输入，分别对应照度和温度，正负输出端，还有一个可以观测最大功率的接口，如下图所示 功能模块顾名思义就是只用来实现光伏板电池功能的模块了，只有正负端输出，只需要给定他的开路电压，短路电流，最大功率点电压和电流即可，那么在不要看光照温度影响的条件下可以简单的来用，如下图所示 我个人觉得要研究光伏电池特性，最大功率跟踪，以及更实际一点儿的研究的时候就用物理模块，而光伏板只是最为一个输入电压来看的话那就用功能模块应该就能满足了……当然我还没往后做，仅仅是感觉哈…… 同时PSIM9.0里面还有一个计算光伏板物理参数的工具，叫solar module，可以通过电池板的参数，也就是一般电池板所提供的最大功率，开路电压那些参数，计算出那些光伏板等效电路里面的诸如串联电阻、饱和电流，温度系数之类的值，同时能够看到该参数下的电流电压和功率电压关系曲线，方便我们使用物理模块时对参数进行设置，如上图所示 那么基于以上，我把我用的电池板参数填上去，用物理模块测试，同时光强由400-1000每200变化一次做了一下仿真，以下就是测试电路和测试波形。 输出波形 以上就是我刚对PSIM9.0里面的光伏板做的学习，当然只是很简单的学习并且用了一下，各位大侠们看了之后不要鄙视哈……如果有有错的或者理解不对的地方还请各位大侠帮忙指正！~~ 后续继续做MPPT实验和逆变器的实验，慢慢做，然后再发上来大家一起讨论学习哈
光伏电池的仿真及其模型的应用研究 Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 陶海亮夏扬张宁扬州大学能源与动力工程学院，江苏扬州２２５１２７ 不论是太阳能发电系统还是风光互补发电系统，熟悉光伏电池的输出特性是设计新能源发电系统的基础和前提。根据光伏电池输出特性关系式，利用ＭＡＴＬＡＢ的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模块搭建了参数和工况可调的光伏电池模型，并运用该模型建立了具有最大功率跟踪（ＭＰＰＴ）功能的光伏发电系统的仿真模型，通过仿真结果可以更好地把握光伏电池的特性，为发电系统的设计和优化打好基础。 光伏电池；数学模型；仿真；最大功率跟踪
当电池
率比较
＠＠［１］苏建徽，于世杰，赵为．硅太阳电池工程用数学模型［Ｊ］．太阳能学报， ２００１，２２（４）＠＠［２］王阳元．绿色微纳电子学［Ｍ］．北京：科学出版社，２０１０＠＠［３］林渭勋．现代电力电子技术［Ｍ］北京：机械工业出版社，２００７ ＠＠［４］李炜，朱新坚．光伏系统最大功率点跟踪控制仿真模型［Ｊ］．计算机仿 真，２００６，２３（６） ２０１１－０９－２１ ＠＠［１］黄柯棣，张金槐，李剑川，等．系统仿真技术［Ｍ］．长沙：国防科技大学 出版社，１９９８ ＠＠［２］Ｊｏｓｅｐｈ Ｎａｌｅｐｋａ，Ｔｈｏｍａｓ Ｄｕｂｅ，Ｇｌｅｎｎ Ｗｉｌｌｉａｍｓ ｅｔ ａｌ． Ｔｒａｎｓｉ ｔｉｏｎｉｎｇ ｔｏ ＰＣ－Ｂａｓｅｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ－Ｏｎｅ Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ［Ｒ］，２００５，Ａ ＩＡＡ－２００２－４８６３＠＠［３］Ｔｈｅ Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ Ｉｎｃ． Ｔａｒｇｅｔ Ｌａｎｇｕａｇｅ Ｃｏｍｐｉｌｅｒ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｇｕｉｄｅ［Ｍ］．２００４ ＠＠［４］刘德贵，费景高．动力学系统数字仿真算法［Ｍ］．北京：科学出版社， ２０００ ２０１１－０８－２５
太阳能小屋设计 摘要 介绍了浙江省慈溪市天和家园住宅小区43kW．屋顶太阳能并网光伏发电系统的设计思路，以及系统的具体功能与配置，提出了设计中需要注意的问题及具体的解决方案。 包括：①光伏系统提供公用设施用电，在阴雨天时使用城市电网为公用负荷供电； ②光伏系统在小区内局部并网．不考虑将电能输入上级城市电网； ③太阳能电池组件方阵倾角确定为3O。，选用常州天合光能有限公司生产的TSM一175D型高效单晶硅电池组件。分析了组件分组串接原则，确定了布置方案；( 并网逆变器选择德国艾思玛(SMA)公司SMC6o(》0rIL型无变压器集中式逆变器和SB5o0仇1．型无变压器多组串逆变器；( 地下车库照明负荷曲线与日照曲线接近．因此选择地下车库照明和智能化设备用电为光伏系统负荷；⑥简介了防直击雷和防感应雷措施．以及选择电缆和设计支架时应考虑的因素；⑦监控系统选用SMA的Sunny Boy Control Plus产品。 关键词住宅小区并网光伏发电太阳能电池组件多组串逆变器1 项目简介 1．1天和家园住宅小区概况 浙江省慈溪市天和家园住宅小区占地面积64 788m2，总建筑面积13．4万m2。小区住宅整体布置方式为南北朝向，南北均无高大建筑物，无遮阴情况，日照充分。小区建筑住宅以多层为主，屋顶呈人字形，楼高22．2—22．86m。计划在天和家园2O号楼屋顶装设太阳能电池板，建住宅小区太阳能光伏发电示范电站。2O号楼目前处于在建状态，-屋顶可利用面积有：西侧平台，面积87m ；斜屋面，～7共7块，总面积(斜面)113．9m。；露台，厶一厶共5个，总面积233．44m 。 1-2设计要求 a．该项目有一定的公众影响力。美观与否非常重要，要求光伏电池组件的安装应保持屋顶的风格和美观，并与小区及周围环境相协调。 b．该光伏电站主要提供天和家园小区公用设施用电，包括：地下车库西区照明灯35．2kW，地下车库东区照明．灯21．4kW，智能化设备2kW等。要求在阴雨天气时，’应能使用城市电网为公用负荷供电。 c．光伏电站建设费用计入小区开发成本。建成后随小区移交物业管理，要求节省投资。维护管理方便。 2 光伏发电系统运行方式的选择 太阳能光伏发电系统的运行方式可分为两类。即：独立运行和并网运行[1]。 独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置，主要用于无电网的边远地区。由于必须有蓄电池储能装置，所以整个系统的造价很高。 在有公共电网的地区。光伏发电系统一般与电网连接，即采用并网运行方式。并网型光伏发电系统的优点是可以省去蓄电池，而将电网作为自己的储能单元。由于蓄电池在存储和释放电能的过程中，伴随着能量的损失，且蓄电池的使用寿命通常仅为5～8年，报废的蓄电池又将对环境造成污染，所以，省去蓄电池后的光伏系统不仅可大幅度降低造价，还具有更高的发电效率和更好的环保性能，且维护简单、方便。在建筑密度很大的城市住宅小区中，能够安装太阳能电池板的面积有限，住宅小区屋顶光伏发电系统的容量通常远远小于其变压器的容量，即光伏系统的发电功率始终小于小区负载的功率，没有剩余电能送入上级城市电网[2】。 综合考虑，该光伏发电系统拟采用并网运行方式．并在小区内局部并网，不考虑将电能输入上级城市电网，系统原理图如图l所示。采取小区内局部并网3 系统设计
1.太阳能电池建模 1.1太阳能电池的等效电路图 1.2太阳能电池模型仿真图 sc I 为短路电流，oc U 为开路电压，mp I 、mp U 为最大功率点电流和电压，则当太阳能电池电 压为U ，其对应点电流为I ：
21=1-(1))r oc U c U sc I I c e I -+?（ 其中 21(1)m p oc U m p c U sc I c e I - =-， 2( 1)ln(1)m p m p oc sc U I c U I =--， ()r ref s U U T T R I β=+-+?， ()()ref sc ref I S T T I S S α?=-+-。 ref S 、ref T —太阳辐射和太阳能电池温度参考值，一般取为1kW/m 2 、25℃；α—在参考 日照下，电流变化温度系数（A mps /℃）；β—在参考温度下，电压变化温度系数（V/℃）；s R —太阳能电池的串联电阻（Ω），它由下面式子决定： ref m ref oc ref m ref sc ref m ref p ref s p s I V V I I A N N R N N R ,,,,,,/1ln ???? ??+-??? ? ??-== ， 3 -+-= Lref cref Isc s ocref V cref ref I T N V T A oc μεμ。 其中，ε为材料带能，eV 12.1=ε。 r e f m I ,，ref m V ,：参考条件下，光伏阵列最大功率点电流跟电压； r e f sc I ,，ref oc V ,：参考条件下，光伏阵列短路电流与开路电压； sc I μ，oc V μ：参考条件下，光伏阵列短路电流与开路电压温度系数； s N ：光伏阵列各模块的单元串联数； N ：光伏阵列模块的串联数； p N ：光伏阵列模块的并联数； cref T ：参考条件下，光伏电池温度，一般设定为25℃。
光伏发电并网系统Simulink仿真实验报告 电气工程学院 王安 20 一．光伏发电系统基本原理与框架图 基本原理为：光伏阵列接受太阳能产生直流电流电压，同时电流电压受光照和温度的影响，而后经DC\DC（BOOST升压电路）转化将电压升高，再经DC\AC 逆变产生交流电压供给负载使用。在这中间需要用MPPT使光伏电池始终工作在最大功率点处。 二．光伏电池的工作原理 光伏发电的能量转换器件是太阳能电池，又叫光伏电池。光伏电池发电的原理是光生伏打效应。光伏电池应用P-N结的光伏效应（Photovoltaic Effect）将来自太阳的光能转变为电能。当太阳光照射到太阳能电池上时，电池吸收光能，产生光电子－空穴对。在电池内电场的作用下，光生电子和空穴被分离，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏打效应”。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，则负载就有“光生电流”流过，从而获得功率输出。这样，太阳的光能就变成了可以使用的电能。 三．光伏发电系统并网Simulink仿真 利用MTALAB中的simulink软件包，可以对10KW,380V光伏发电系统进行仿真，建立仿真模型如下： 输入参数如下： Simulink提供的子系统封装功能可以大大增强simulink系统模型框图的可读性封装子模块如下： 光伏电池封装模块：
最大功率点跟踪模块： PWM模块如下： 并网端PWM内部PI模块： 运行结果如下图所示： 光伏电池输出电压如下： 光伏电池输出电流如下： 光伏电池输出功率波形如下： 并网(220V)成功后输出电流波形： 结果分析:通过对光伏发电的matlab-simulink仿真，得到了与理论曲线基本相同的电压、电流、功率曲线，但仍有不足之处，比如产生了许多谐波。通过这次的仿真实验，让我更加深刻认识了光伏发电的工作原理和过程，对光伏发电过程中可能出现的问题也有了一定的了解。虽然自己现在没办法解决，但随着自己学习的深入，以后会有办法解决的。另外，此次试验是和几个同学一起完成过程中也遇到了很多问题，最后集思广益解决了很多的
基于Matlab的光伏电池板的建模与仿真 【摘要】对光伏电池板的工作原理进行简要分析并给出了其等效电路，建立了光伏池板的数学模型，在matlab/simulink仿真环境下搭建新的光伏池板的仿真模型。基于该新仿真模型模拟了不同太阳光照强度、不同环境温度下的电流—电压（I-V）、功率—电压（P-V）特性曲线。仿真结果与理论上的I-V、P-V曲线完全吻合，证明了新仿真模型的合理性与实用性。对于光伏电池板在现实中的应用具有重要实际意义并对利用恒压法实现光伏电池板的最大功率点跟踪提供理论依据。 【关键词】光伏;电池板;数学模型;仿真 随着人类社会的发展与进步，全球对能源的需求量越来越大，然而石油、煤炭等能源都是非可再生的，并且大量的化石燃料的使用给人类的生存环境造成的巨大的损耗，如全球变暖、环境污染。因此寻求新的清洁能源以代替上述非可再生能源迫在眉睫，近年来，太阳能作为取之不尽，用之不竭且清洁无污染的能源得到了广泛关注与显现了很好的发展前景[1]。光伏电池板是光伏并网系统中关键部件，但是光伏电池板造价昂贵，对太阳光照强度、环境温度、气候条件等外界条件依赖性较强，而光伏池板的I-V、P-V曲线是随着光照强度、环境温度变化并且此变化时非线性的，所以建立光伏池板的数学模型并在Matlab/simulink 仿真环境下搭建仿真模型，模拟电池板I-V、P-V曲线有重要的实际意义，对于光伏电池板的最大功率点跟踪提供理论依据。 1.光伏电池板的工作原理与等效电路 光伏电池板是利用半导体材料的光伏效应的原理制造的，光伏效应就是半导体在接受光照后，激发出电子空穴对分离从而产生电动势的一种现象。光伏池板是将太阳辐射能转换为电能的器件，当光照射在P-N结时，半导体吸收光能后其内部的原子获得光能后产生电子空穴对，并发生漂移运动而分离，电子进入N 区，空穴进入P区，从而在P-N结附近形成电场，N区因电子带负点，P区因空穴带正电。 由光伏池板的工作原理我们可以得出，光伏电池板实际上是一块面积比较的二极管。在光照不变的情况下，光生电流不变，可以看成恒流源。为了方便等效电路的建立，我们做如下等效：用串联电阻Rs等效池板材料呈现的电阻特性（通常为几Ω）、Cj表示PN结本身的电容特性，用Rsh表示电池板的并联电阻（数量级在103Ω），综上所述光伏池板的等效电路如图1.1所示： 图1.1 光伏池板的等效电路 图中，IL为光生电流（恒流源），I为太阳能电池板输出电流（A），U为电池板的输出电压（V），Id是流过二极管的电流（A），I0为反向饱和电流，Ish 为太阳能电池板的漏电流（A）。
摘要 太阳能作为一种新兴的绿色能源，以其取之不竭、用之不尽、无污染等优点，受到人们越来越多的重视。光伏发电是充分利用太阳能的一种有效方式之一。由于目前光伏电池板的价格比较高，转换效率比较低，为了降低系统造价和有效地利用太阳能，该论文光伏发电进行最大功率跟踪显得尤为必要。本文针对如何提高太阳能光伏发电系统的转换效率，从建模仿真方面对具有最大功率点跟踪的控制器进行了研究，提出了一种新的最大功率点跟踪方案。 本文主要任务如下： 首先，本文介绍了论文的相关研究背景、选题意义、以及论文的主要工作。 其次，分析了太阳能电池板的工作原理，利用MATLAB/simulink模块对不同环境及不同日照强度下的太阳能电池输出特性进行了建模、仿真。 再次，介绍并分析了最大功率点跟踪原理，以及常用的几种跟踪方法。介绍了三种常用的DC/DC变换器的工作原理。 紧接着，对干扰观察法和电导增量法进行了建模和仿真，针对电导增量法提出了一种适合车用的改进方案。仿真结果表明新的方案在一定条件下可以显著减小最大功率跟踪系统响应时间。 而后，用CATIA软件对第一代太阳能车进行了设计，建立了蓄电池驱动电机和蓄电池充电系统电路。 最后，针对充电系统的电流、电压开发了一个简单的检测分析软件。关键词：太阳能；最大功率跟踪； MATLAB仿真； DC/DC变换器
Abstract Solar power is a new green power. It is regarded as clean, pollution-free, and inexhaustible. Photovoltaic conversion is an effective way to use solar power. Because the price of photovoltaic cell is expensive and conversion effi-ciency is low presently, the Maximum Power Point Tracking is absolutely ne-cessary, in order to decrease system cost and increase efficiency. Aims at how to increase the efficiency of conversion for the photovoltaic energy system, this paper researches the solar controller with maximum power point tracking (MPPT) and presents a novel MPPT method from the simulation. The main work of this paper is as follows: First, introduces the background, significance, work. Second, analyzing the principle of the solar panel and using the MATLAB software to build the simulation of the output characteristic for the solar cell under different temperature and isolation. Third, introduces the MPPT principle, comparing several common MPPT methods and find out their advantage and disadvantage. Then analysis three DC/DC converters?principles. Forth, using the MATLAB software simulink toolbox to build the simula-tion of the Perturbation And Observation method, Incremental Conductance method and improved the Incremental Conductance method. The result of the simulation demonstrates that the new strategy can reduce the responding time of the system. Fifth，using the CATIA software to build the first generation solar car 3D
开发新能源和可再生清洁能源是21世纪世界经济发展中最具有决定 性影响的五项技术领域之一。充分开发利用太阳能是世界各国政府可持续 发展的能源战略决策，其中太阳能发电则最受瞩目。由于目前光伏电池板 转换效率比较低，为了降低系统造价和有效地利用太阳能，该论文对光伏 发电进行最大功率跟踪显得尤为必要。 本文针对如何提高太阳能光伏发电系统的转换效率，分别从工程数学 模型、matlab建模仿真方面对外界环境影响因素就行分析，同时对具有最 大功率点跟踪（MPPT）的控制器的原理进行了研究，并分析比较各测量方 法的优缺点。 Keywords: 太阳能发电；转换效率；MPPT；matlab建模仿真 Abstract The development of new energy and renewable clean energy is one of the five technologies have the most decisive influence in the development of the world economy in twenty-first Century. The full development and utilization of solar energy is the energy strategy of the governments of the world sustainable development, where the solar power generation is the most popular. Due to the current solar photovoltaic conversion efficiency is low, in order to reduce the cost of system and the effective use of solar energy, the pho- tovoltaic maximum power point tracking is particularly necessary. This article base on how to improve the conversion efficiency of solar photovoltaic power generation system, from the aspects of MATLAB modeling and simulation calculation of measurement results
光伏电池的仿真建模 1、simulink模型 图1 光伏电池铭牌 图2 光伏阵列simulink仿真封装模型 如图2，“T”代表外界环境温度，“S”代表太阳辐射强度，“Vpv”代表光伏电池板的实际工作电压，“Iout”代表光伏电池板的实际工作电流，“Vm”代表光伏电池板在最大功率点时的输出电压。
图3 光伏阵列仿真模型用户参数设置界面 如图3所示，根据系统是否带有MPPT功能，输出电流可以是最大功率点时的Im（此时Iout即为Im）或者是对应Vpv的实际电流Iout。 2、光伏电池的特性曲线 仿真所用参数如图1所示，不进行最大功率跟踪（图3“最大功率跟踪”前 面的对号去掉）。
图4 光伏电池特性仿真模型 0.0.0.0.1.1.光伏电池板的输出电压（V ） 光伏电池板的输出电流（A ） 图5 温度变化时的光伏电池I-V 变化曲线
0.0.0.0.1.1.光伏电池板的输出电压(V ) 光伏电池板的输出电流（A ） 图6 辐射强度变化时的光伏电池I-V 变化曲线 光伏电池板的输出电压（V ） 光伏电池板的输出功率（W ） 图7 温度变化时的光伏电池P-V 变化曲线
光伏电池板的输出电压（V ） 光伏电池板的输出功率（W ） 图8 辐射强度变化时的光伏电池P-V 变化曲线 3、带有MPPT 功能的光伏电池仿真 图9 T 、S 变化时的光伏电池仿真 如图9所示，通过“Singal ”模块实现不同温度T1和T2、不同辐射强度S1和S2的选择。本次仿真取值T1 =25~30℃,T2=20~25℃，S1=800~1000w/m 2，S2=600~800w/m 2，
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/9a13453614.html, 光伏电池的建模与仿真 作者：吴洋张嫒嫒侯奎 来源：《科技视界》2017年第09期 【摘要】本文在光伏电池的等效电路模型的基础之上，推导了光伏电池的数学模型，在 工程允许条件下，简化数学模型，建立了光伏电池的简化模型，基于MATLAB/Simulink仿真平台，搭建光伏电池的仿真模型，完成了在不光照条件和不同温度条件下的仿真实验，结果验证了光伏电池简化数学模型正确性和有效性。 【关键词】光伏电池；数学模型；Simulink仿真 【Abstract】Based on the equivalent circuit model of photovoltaic cells， this paper deduces the mathematical model of photovoltaic cells， simplifies the mathematical model under engineering allowable conditions， establishes a simplified model of photovoltaic cells. Based on MATLAB/Simulink simulation platform， The simulation model of the battery is completed and the simulation experiment under the condition of non-illumination and different temperature is completed. The results verify the correctness and validity of the simplified mathematical model of the photovoltaic cell. 【Key words】Photovoltaic cells； Mathematical model； Simulink simulation 0 前言 随着全球的能源问题的日益严峻，人们必须走一条可持续发展的道路[1]。一方面保护环 境使其不被破坏，避免温室效益带来的灾难，而另一方面又要满足人类对化石能源的需求，这俨然已经成为了摆在人们面前的一道难题，因此，大力研究和发展新型清洁能源和可再生能源成为了当今世界能源研究的热门，也是能源发展的必经之路。而太阳能光伏发电具有发电过程简单、没有机械转动部件、不消耗燃料，不排放包括温室气体在内的任何物质、无噪声和无污染的优点。因此，光伏发电成为了国内外的研究热点。其中光伏电池作为太阳能光伏发电的核心，研究光电池的建模具有重要的意义。 1 光伏电池的等效电路模型 通常基于光伏电池的简化电路模型来推导其数学模型，并依照其数学模型搭建仿真模型，光伏电池的等效电路如图1所示。其中Iph为光生电流。而光伏电池面积大小和太阳光的辐照度会影响着Iph值。但当光照强度为零的情况下，光伏电池类似于一个二极管。Id为暗电流。光伏电池输出电流为IL，Voc为开路电压，但需注意的是，开路电压与光照强度有关而与电池面积无关。RL为负载电阻，Rs为等效串联电阻，Rsh为等效旁路电阻。它们均为光伏电池固有内阻，在理想光伏电池参数的计算时可以忽略不计。
第一章光伏电池仿真 1.1单个光伏电池数学模型 其中I L 为电池发出的电流模型如下： I L "sc {1 ht (T -Tr)} I sc {1 6.4 10, (T -273)} ■ 100 I 。为微伏级，这里去 8e-4; 据此可以建立 Matlab 仿真模型(参考 PV Unit.mdl )，如图所示 [q(V 跟)] 、 V + |R 卄AKT -丫雀20 (V IR s )0.02 R sh 其中q=1.6 10J 9, k =1.38 10 23 , T 为光伏电池的工作温度取 300, A 为二极管的品 质因子(当T=330K 时，约为2.80_0.15 )在这里取2.8, _ I 0(e (V -IR s ) 13.8 -1)- V IR s R sh
X轴表示输出电压，Y轴表示输出电流。下图分别为输出电压，电流，功率。
1?2光伏电池并联模型 当光伏电池组使用 n p 并时数学模型为 将串并联整理得 A P 取新的并联电阻为： "R sh A S R sh = ； A P 取新的串联电阻为： J R S ", R 11 ； s 7 n p V I 壮 十取新二极管电流为： I d =l o n p (e A S -1^I O n p (e n -1) R (V 川 21)1.3.8 I L -I O n p (e np -1) R s n P _ I ，(V IR s )13.8 V IR s -1 O ( e 一 I 丿 R S h 使用n ,串时数学模型为 (V IR s ) 13.8 I "L 」o (e ns -1) V IR s A S _ R sh R sh n P =n p =n p I L I L I L -I 0 n p n p n p ri p V ：D l R s A s (p ! s )138 (e n s n p n V I R n (p S n s n p (e V U (—— (e I R s n n P n s )138 )138 -1) n p V I R s n R sh n , V I n p 一1)一 R sh ■ n n p -1)- V I R S A S n p Rh A S
光伏电池简化数学模型的Matlab Simulink仿真研究 童列树 根据“光伏电池简化数学模型的Matlab/Simulink仿真研究”这篇文献，用Matlab Simulink 来验证其工作。 本文利用Simulink 模块搭建了该简化数学模型的Simulink模型，并通过文献[7]中的实测数据对比验证了该数学模型的准确性。同时，应用该数学模型对光伏电池CSUN200-72M 的输出特性进行了详细地仿真研究。 光伏电池Simulink模型 图1 建立光伏电池simulink模型 基于各种光伏电池所作的仿真结果： 图2 U-I比较曲线
图2 U-P比较 由图2，图3可知，根据文章中给出的U-I实测值与仿真值所进行的比较，两者之间非常的接近，在作者的立场上，通过对数据、特性曲线的观察分析比较可以得出结论：简化的光伏电池数学模型的仿真数据与试验数据基本吻合，误差在6%以内，可以满足工程应用的精度要求。证明了所给光伏电池的simulink模型的正确性 基于CSUN200-72M 光伏电池进行仿真结果： 标准条件下CSUN200-72M 电池阵列的特性参数：Umppref为37.6 V，Imppref为5.32 A，Uocref 为45.3 V，Iscref为5.72 A，最大功率为200 W，Ku为-0.003 07/K，Ki为+0.000 39/K。首先计算组件的串联电阻RS。取A =1 ，N1=1，N2=72，在标准测试条件下，Ip= 5.826 47 A，Uoc= 44.461 89 V，K0=25.68 mV[7]。应用式（9）求出RS=0.522 80 Ω。计算时，直接应用光伏电池提供的运行参数，计算更为简洁实用，是一种简单而实用的求解方法。首先模拟光伏电池在标准测试条件下的运行状况，设置S=1 000 W/m2，T=25 ℃，对光伏电池进行仿真，仿真曲线如图4 所示。
一、 光子在光伏电池中激发的电流I SC )]([ ref TMP ref ref SC SC T T J G G I I -+= SCref I ref T ref G TMP J G T 标准测试环境下光伏电池的短路电流 标准测试环境温度，取 25 ℃ 环境温度为ref T 时的辐照度，取1000 W/m 2； I SC 的温度系 数 辐照度， W/m 2 本体温度， ℃ 二、通过 pn 结的总扩散电流 I d ]1)[exp(0-+=T S d nV IR V I I I 0 V T n 二极管饱和电流，A 热势差，V 二极管理想因子 V T 表达式为： C T N q K T V )273 (+= K q N C 玻尔兹曼常数，1.38×10-23J/K 单位电荷，1.6×10-19C 光伏组件中光伏电池的数量,个
则 }1])273 () ({e x p [ *0-++=T nK N IR V q I I C S d 三、通过电阻R sh 的电流I sh sh S sh R IR V I += 最后光伏电池理论计算模型为 sh S T S SC sh d SC R IR V nV IR V I I I I I I +- -+-=--=}1]{exp[*0 （1） A 、工程计算 工程计算方法以出厂参数为依据通过对上式作两个近似假设，即并联电阻Rsh 很大，串联电阻Rs 很小，将式(1)改写成 )]1)(exp( 1[21--=OC SC V C V C I I 其中参数C1、C2的求解利用最大功率点 V=Vm ，I=Im 和开路状态I=0，V=V oc 两个条件，及 1)exp(2>>OC V C V ,简化计算过程，得： OC m U U SC m I I I C ) (1-= 12)]1)[ln(1( ---=SC m OC m I I U U C 注：光伏电池的工程计算模型是描述标准测试条件下的特性曲线，一般工况需加补偿系数。 B 、理论模型计算方法 理论模型参数计算方法以上图为依据，对式（1）的参数不做理想假设，因此需要求出 I 0，R S ，R sh 三个未知参数的值。由式（1）可知三个未知参数无法用已知参数求解，因此采用迭代的算法。
第一章 光伏电池仿真 1.1 单个光伏电池数学模型 {} () []()0.020011s s q V IR V IR s s AKT L L sh sh V IR V IR I I I e I I e R R ++???++=---=--- ???? 其中191.610q -=?，23 1.3810 k -=?，T 为光伏电池的工作温度取300，A 为二极管的品 质因子（当T=330K 时，约为2.800.15±）在这里取2.8， ()13.80(1)s V IR s L sh V IR I I I e R +?+=--- 其中L I 为电池发出的电流模型如下： 4{1()}{1 6.410(273)}100 L sc sc I I ht T Tr I T λ λ-=?+?-? =?+??-? 0I 为微伏级，这里去8e-4； 据此可以建立Matlab 仿真模型（参考PV_Unit.mdl ），如图所示
单电池波形如下： X轴表示输出电压，Y轴表示输出电流。下图分别为输出电压，电流，功率。
1.2 光伏电池并联模型 当光伏电池组使用p n 并时数学模型为 ' 0()13.8 0' ()13.8 '' ' (1)(1)s p s s L sh s R V I n p p L p sh p V IR R V I n I n I I n e R n V IR I I e R +?+?+=?-??-- +=-?-- 使用s n 串时数学模型为 ()13.80(1)s s V s IR n s L sh V IR n I I I e R +?+=--- 将串并联整理得 ( )13.8 0( )13.8 0( )13.8 0(1)(1)(1)p s s s p p s s s p s s p s n V I R n n n p s s p L p sh s s s n V I R n n n p p L p sh s p I R n s s V n p n p L p sh s p n V I R n I n I I n e R n R n V I n n I I n e R n n R n V I n n I I n e R n n ?+?????+??????+ ??+??=?-??-- ??+?=?-??-- ??+?=?-??-- ? 取新的并联电阻为：" sh sh s p R n R n ?= ； 取新的串联电阻为：" s s s p R n R n ?= ； 取新二极管电流为：" ( )13.8 ()13.8 00(1)(1)s s p s s s R n V I V I R n n n d p p I I n e I n e ?+?+???=??-=??-