PSIM 光伏电池板模型的使用介绍

根据Psim9中的光伏电池物理模型，使用boost电路，用最简单的CVT法实现最大功率跟踪。

图一为所用光伏电池的参数：图一光伏电池的I-V和P-V曲线最主要受光照强度、温度的影响，呈非线性特点。

忽略温度对电池的影响可以用CVT（恒电压跟踪）法实现一种简单粗略的最大功率跟踪。

图二是光伏电池和负载的特性曲线，他们的交点abcde即为负载在没有最大功率跟踪的工作点，可见大多数情况下负载和光伏电池的阻抗是不匹配的，导致光伏电池输出功率很小，电池利用率很低。

当温度一定时，光伏电池的最大功率几乎落在一定电压的垂线上，光伏电池在这个电压Vn下有近似的最大功率。

若能使负载阻抗匹配，达到将光伏电池的电压稳定在Vn即可实现近似的最大功率跟踪，这就是CVT法。

图三为CVT控制原理图Vsp为电池实际输出电压，Vsp*是给定电压；这里选用Boost 电路拓扑来实现。

具体Psim仿真电路图如图四所示。

图四光伏电池S端是光照强度设定，这里设定400~1000W/m2以频率100Hz变化，以演示最大功率跟踪效果；光伏电池T端是电池环境温度设定，这里设定25~40摄氏度以频率100Hz 变化，相角90度，用以演示温度对CVT效果的影响。

Pmax是电池理论最大功率，Pout是实际光伏电池输出的功率；Vbat是电池输出电压，Vo是负载电压。

由电池参数可知，在1000W/m2光照强度，25摄氏度的条件下Vm=17.1V，仿真条件下假设光伏电池工作环境在1000W/m2左右，Vn=Vm=17.1V，因此设Vsp*=17.1。

得到仿真结果如下图：图中，0.02秒之后系统趋于稳定，分析0.02-0.03秒中的数据可知：在0.02-0.0225秒之间，反映了光照强度1000W/m2，温度25摄氏度时的情况，可见跟踪效果良好，Pout约等于Pmax；在0.0225-0.025秒之间，反映了光照强度1000W/m2，温度40摄氏度的情况，可见跟踪效果变差，Pmax约等于58W，Pout约等于52W，且有约2W的波纹；在0.025-0.0275秒之间，反映了光照强度为400W/m2，温度40摄氏度时的情况，同样可见跟踪效果较差，Pmax等于22W，Pout约等于19W，有波纹；在0.275-0.03秒之间，反映了光照强度400W/m2，温度25摄氏度的情况，可见跟踪效果良好，Pmax等于24W。

目录摘要 01 介绍 (2)2 光伏电池的理想电路模型 (3)3 光伏阵列的数学模型 (3)4 光伏阵列仿真模型 (4)5 光伏阵列模型仿真结果 (6)6 结论 (10)参考文献 (11)摘要根据光伏电池相关的理论和数学模型，利用PSIM建立一种简单并且准确的光伏阵列模型。

同时，在此模型的基础上建立具有MPPT功能的直流变换器仿真模型。

比较不同环境下的输出曲线的仿真结果以及实验数据。

仿真结果和实验数据吻合，证明了此模型的适用性和准确性。

关键词: 光伏电池；仿真；PSIM；最大功率点跟踪1 介绍太阳能由于具有取之不尽、用之不竭、分布广泛、容易获取和环保清洁等众多优点，已经变得越来越重要，但它亦有一些固有的缺陷：能量分散性大、密度低，光照强度因季节、昼夜的变化具有间歇性，而且受气候、地理环境的影响很大。

因此，为了从光伏阵列中获得最大的能量输出，要求光伏阵列在任意时刻都工作在其最大功率点（MPP）附近。

如何使光伏阵列的负载与其最大功率点相匹配一直是光伏发电领域的研究热点，而计算机仿真则是研究这一内容的有效手段。

光伏电池是光伏发电系统中的关键部件，其I V 特性是太阳辐射强度、环境温度和光伏模块参数的非线性函数。

要实现光伏发电系统的动态仿真，首先一步是如何对光伏阵列IV 特性能进行仿真模拟。

通常有两种仿真建模方法[1]基于光伏阵列物理机制和外特性的建模方法。

两种方法各有千秋，但是基于物理机制的模型由于不利于电路仿真用户解读，尤其在目前光伏阵列产品更新快的时代背景下其模型参数往往与光伏产品的常规参数对应关系不明确而影响仿真精度。

基于外特性的模型则由于其对电路仿真用户的友好接口而具有较高的试用价值。

在光伏发电系统里，如飞行器和卫星的电源系统，光伏阵列所发的电能的质量和性能很差，很难直接供给负载试用，需要使用电力电子器件构成的变换器将该电能进行适当的控制和变换。

DCDC 变换器是通过控制电压的方法将不控的直流输入变为可控的直流输出的一种变换电路。

PSIM仿真软件使用说明PSIM仿真软件使用说明1、引言本文档详细介绍了PSIM仿真软件的使用方法和功能。

PSIM是一款专业的电力电子仿真软件，适用于电力系统、电力电子设备以及其他相关领域。

通过本文档，您将能够了解到PSIM的基本操作步骤，以及如何使用各种功能进行电力电子系统的仿真设计和分析。

2、系统要求在开始使用PSIM之前，请确保您的计算机满足以下最低系统要求：- 操作系统：Windows 7/8/10- 处理器：Intel Core i5或更高- 内存.8GB或更多- 硬盘空间：至少500MB- 显示器分辨率.1920 x 10803、安装PSIM在使用PSIM之前，需要先安装软件。

按照以下步骤进行安装：1) 按照提供的安装程序双击运行。

2) 阅读并同意软件许可协议。

3) 选择安装位置，并“安装”按钮。

4) 等待安装过程完成。

5) 启动PSIM。

4、软件界面介绍PSIM的主要界面由以下几个部分组成：- 菜单栏：包含各种工具和选项供用户操作。

- 工具栏：常用工具的快捷方式按钮。

- 仿真器区域：用于设置仿真器参数和运行仿真。

5、仿真设计PSIM提供了丰富的电力电子器件库和模型，方便用户进行仿真设计和验证。

以下是进行仿真设计的基本步骤：1) 在器件库中选择所需的器件，如开关器件、控制器等。

2) 将所选器件拖放到仿真器区域。

3) 连接器件之间的电路元件，建立系统拓扑结构。

4) 设置器件和电路的参数。

5) 编写控制算法。

6) 运行仿真并分析仿真结果。

6、分析和优化在仿真运行完成后，PSIM提供了各种分析和优化工具，以帮助用户评估系统性能并进行优化。

以下是一些常见的分析和优化工具：- 波形绘制：绘制仿真结果的波形图。

- 参数优化：根据仿真结果，通过调整系统参数来优化性能。

- 频域分析：对仿真结果进行频谱分析，用于研究系统的频率响应。

- 敏感度分析：用于评估系统对参数变化的敏感性。

- 稳定性分析：评估系统的稳定性。

光伏并网逆变器防逆流功能的PSIM仿真研究【摘要】提出了一种集成在光伏并网逆变器内部的防逆流方案，并进行了PSIM建模仿真，仿真结果验证了该方案的有效性。

【关键词】光伏并网逆变器；防逆流；PSIM仿真引言[1-2]在光伏发电并网系统设计中，为保护市电网不受任何影响和冲击，需要防止光伏系统电力不馈入市电网，称为防逆流。

所谓逆流，是指当光伏系统产生剩余电力时将该电能送入市电网。

本文提出了一种集成在光伏并网逆变器内部的防逆流方案，并通过PSIM建模仿真验证了所提方案的有效性。

1.光伏并网发电系统防逆流点的选择[3]1.1防逆流系统的通常工作方式1）防逆流的监测方式正向功率监测：正向功率小于设定值时触发防逆流动作正向电流监测：正向电流小于设定值时触发防逆流动作逆向功率监测：逆向功率大于设定值时触发防逆流动作2）防逆流的动作方式切断并网点：直接切断光伏系统与电网的连接来避免逆流停止逆变器工作：通过逆变器控制回路停止其工作来避免逆流降低逆变器功率：通过逆变器控制回路降低其功率来避免逆流1.2防逆流监测点通常设置的位置防逆流监测点的位置选择依据为：1）光伏并网发电系统并网点的上级回路2）监测点下端负载容量尽量大（如主变压器低压侧）3）监测点与光伏系统距离在可靠通信距离以内2.光伏并网逆变器防逆流方案[4]本文以500kW光伏并网逆变器为例，对防逆流方案进行介绍。

防逆流方案集成在光伏并网逆变器内部，监测方式采用逆向功率监测，动作方式采用降低逆变器功率。

图1所示为500kW光伏并网逆变器防逆流电气控制框图。

检测交流电网供电回路三相电压、电流，三相电压、电流各对应相分别作乘后相加，其和经剪切频率为50Hz的低通滤波器滤波得到功率直流量，该功率直流量与给定逆向功率设定阀值Panti_ref作差，其差值经比例系数k后送给电压外环。

如果电网供电回路逆功率大于Panti_ref，防逆流控制立即降低光伏并网逆变器的输出功率。

目录摘要 01介绍 (2)2光伏电池的理想电路模型 (3)3光伏阵列的数学模型 (3)4光伏阵列仿真模型 (4)5光伏阵列模型仿真结果 (6)6结论 (10)参考文献 (11)摘要根据光伏电池相关的理论和数学模型，利用PSIM建立一种简单并且准确的光伏阵列模型。

同时，在此模型的基础上建立具有MPPT功能的直流变换器仿真模型。

比较不同环境下的输出曲线的仿真结果以及实验数据。

仿真结果和实验数据吻合，证明了此模型的适用性和准确性。

关键词:光伏电池；仿真；PSIM；最大功率点跟踪1介绍太阳能由于具有取之不尽、用之不竭、分布广泛、容易获取和环保清洁等众多优点，已经变得越来越重要，但它亦有一些固有的缺陷：能量分散性大、密度低，光照强度因季节、昼夜的变化具有间歇性，而且受气候、地理环境的影响很大。

因此，为了从光伏阵列中获得最大的能量输出，要求光伏阵列在任意时刻都工作在其最大功率点（MPP）附近。

如何使光伏阵列的负载与其最大功率点相匹配一直是光伏发电领域的研究热点，而计算机仿真则是研究这一内容的有效手段。

光伏电池是光伏发电系统中的关键部件，其I V特性是太阳辐射强度、环境温度和光伏模块参数的非线性函数。

要实现光伏发电系统的动态仿真，首先一步是如何对光伏阵列IV特性能进行仿真模拟。

通常有两种仿真建模方法[1]基于光伏阵列物理机制和外特性的建模方法。

两种方法各有千秋，但是基于物理机制的模型由于不利于电路仿真用户解读，尤其在目前光伏阵列产品更新快的时代背景下其模型参数往往与光伏产品的常规参数对应关系不明确而影响仿真精度。

基于外特性的模型则由于其对电路仿真用户的友好接口而具有较高的试用价值。

在光伏发电系统里，如飞行器和卫星的电源系统，光伏阵列所发的电能的质量和性能很差，很难直接供给负载试用，需要使用电力电子器件构成的变换器将该电能进行适当的控制和变换。

DCDC变换器是通过控制电压的方法将不控的直流输入变为可控的直流输出的一种变换电路。