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基于MATLAB的光伏MPPT仿真研究张红光;宋吉江;翟义成;陈洁;刘圆圆【摘要】基于光伏电池的工程模型,利用MATLAB中的simulink模块,建立光伏电池的近似模型,并仿真出不同温度下的光伏电池输出特性.仿真结果表明,该模型能够快速响应光照强度变化.当光照强度突变时,能够快速实现最大功率跟踪.%Based on simulation mode1 of photovoltaic cell,the output characteristic of photovaltaic cell was simulated at different temperatures with simulink blocks of MATLAB.A pratical model for photovoltaic block was developed.Simulations results show that the PV model can respond to the changes of insolation level quickly.When insolation level changes,it can quickly achieve maximum power point tracking and achieve good results.【期刊名称】《山东理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(026)001【总页数】3页(P78-80)【关键词】光伏系统;最大功率跟踪;MATLAB;仿真【作者】张红光;宋吉江;翟义成;陈洁;刘圆圆【作者单位】山东理工大学电子与电气工程学院,山东淄博255091;山东理工大学电子与电气工程学院,山东淄博255091;山东理工大学电子与电气工程学院,山东淄博255091;山东理工大学电子与电气工程学院,山东淄博255091;山东理工大学电子与电气工程学院,山东淄博255091【正文语种】中文【中图分类】TP391.9光伏阵列最大功率跟踪（maximum power point tracking，MPPT）控制是光伏系统的重要组成部分，其目的是使光伏阵列始终输出最大的功率．只有功率最大输出才能够充分地利用太阳能，减少损耗．目前太阳能电池直接获得的能量不稳定，即电压电流随着光照和温度是可变的．为了解决这一问题，加入了DC／DC功率转换模块，使得输出的电压基本稳定，能量得到最大利用．本文采用优化的MPPT算法，并通过模拟仿真的方式来验证该算法是否可行．1 光伏电池特性分析1．1 光伏电池数学模型根据图1所示的光伏电池的等效电路，可以得到光伏电池的输出特性表达式［1－2] ：式中：IO表示二极管反向饱和电流；q表示电子荷；K表示波尔兹曼常数；T表示绝对温度；A表示二极管因子；U表示光伏电池输出电压；I表示光伏电池输出电流；Rs表示电池内阻；Rsh表示二极管反向饱和漏电流．式（1）中的各项参数与电池的温度和光照有关，而且也很难确定，且在工程应用中不常使用．通常情况下，依据电池的特性参数简化物理模型，得到工程数学模型［3]图1 光伏电池等效电路图根据（2）—（4）式，利用MATLAB／simulink模块建立光伏电池的仿真模型．如图2所示．图2 光伏电池模型1．2 输出特性分析不同温度下的输出特性曲线如图3和图4所示图3 不同温度下的P－V曲线图4 不同温度下的I－V曲线随温度变化而改变从仿真曲线可以看出，光强一定时，光伏电池最大功率；输出电流基本上不变；光伏电池功率输出呈非线性，随着输出电压的增大，功率有一个最大值，有必要进行最大功率点的跟踪．2 MPPT仿真算法分析光伏整列正常工作时，输出电压以微小值不断波动靠近最大功率点时的电压值，在输出电压变化的同时，检测输出功率变化的方向，从而确定下一次变化方向，确定下一次输出电压参考值的大小．算法流程图如图5所示．图5 控制算法流程图Matlab／Simulink中搭建仿真模型如图6所示．扰动步长大小的确定尤为重要，扰动步长太小，到达稳态后精度较好，但跟踪时间长且系统动态性能较差；扰动步长太大，跟踪时间虽缩短，但到达稳态后精度会变差．该算法通过加入滞环来实现扰动，通过改变步长值，并对光伏系统模型进行仿真，最终得出步长取0．01仿真效果最为理想［4] ．光伏系统输出功率曲线如图7所示．图6 MPPT模块仿真模型3 仿真实验根据以上算法建立的模型，参考电池参数为开路电压42V，短路电流4．5A，峰值电压34V，峰值电流4A［5] ．在光伏电池后加入功率转换电流DC／DC模块，采集电压电流后控制pwm模块来实现最大功率点跟踪．光照和温度由阶跃信号提供，光照由1kW下降到0．8kW后系统能够快速响应，并稳定在一定值．如图7所示，分别是电压、电流、功率跟踪曲线．4 结束语本文采用MATLAB中的simulink模块对光伏电池及MPPT控制模块进行了仿真验证，证明具有可行性．虽然光伏电池模型没有使用S函数编写，精确性有所下降，但是这样的模型方便使用，同时还可以作进一步改进．图7 功率跟踪曲线【相关文献】［1] 王立乔，孙孝峰．分布式发电系统中的光伏发电技术［M] ．北京：机械工业出版社，2010：25－35．［2] 王长贵，王斯成．太阳能光伏发电实用技术［M] ．第二版．北京：北京化学工业出版社，2009：33－46．［3] 高厚磊，田佳，杜强，等．能源开发新技术－－分布式发电［J] ．山东大学学报：工学版，2009，39（5）：107－108．［4] 周德佳，赵争鸣，吴理博，等．基于仿真模型的太阳能光伏电池阵列特性的分析［J] ．清华大学学报：自然科学版，2007，47（7）：1 109－1 112．［5] 唐渝，赵莉华．光伏发电的最大功率点跟踪控制［J] ．电源世界，2010（6）：48－51．。
《基于Matlab的光学实验仿真》篇一一、引言光学实验是物理学、光学工程和光学科学等领域中重要的研究手段。
然而，实际的光学实验通常涉及到复杂的光路设计和精密的仪器设备，实验成本高、周期长。
因此，通过基于Matlab的光学实验仿真来模拟光学实验，不仅能够为研究提供更方便的实验条件，而且还可以帮助科研人员更深入地理解和掌握光学原理。
本文将介绍基于Matlab的光学实验仿真的实现方法和应用实例。
二、Matlab在光学实验仿真中的应用Matlab作为一种强大的数学计算软件，在光学实验仿真中具有广泛的应用。
其强大的矩阵运算能力、图像处理能力和数值模拟能力为光学仿真提供了坚实的数学基础。
1. 矩阵运算与光线传播Matlab的矩阵运算功能可用于模拟光线传播过程。
例如，光线在空间中的传播可以通过矩阵的变换实现，包括偏振、折射、反射等过程。
通过构建相应的矩阵模型，可以实现对光线传播过程的精确模拟。
2. 图像处理与光场分布Matlab的图像处理功能可用于模拟光场分布和光束传播。
例如，通过傅里叶变换和波前重建等方法，可以模拟出光束在空间中的传播过程和光场分布情况，从而为光学设计提供参考。
3. 数值模拟与实验设计Matlab的数值模拟功能可用于设计光学实验方案和优化实验参数。
通过构建光学系统的数学模型，可以模拟出实验过程中的各种现象和结果，从而为实验设计提供依据。
此外，Matlab还可以用于分析实验数据和优化实验参数，提高实验的准确性和效率。
三、基于Matlab的光学实验仿真实现方法基于Matlab的光学实验仿真实现方法主要包括以下几个步骤：1. 建立光学系统的数学模型根据实际的光学系统，建立相应的数学模型。
这包括光路设计、光学元件的参数、光束的传播等。
2. 编写仿真程序根据建立的数学模型，编写Matlab仿真程序。
这包括矩阵运算、图像处理和数值模拟等步骤。
在编写程序时，需要注意程序的精度和效率，确保仿真的准确性。
3. 运行仿真程序并分析结果运行仿真程序后，可以得到光束传播的模拟结果和光场分布等信息。
一种LED光强分布测量装置的设计及Matlab拟合
王超;田昊;李浩;程琦;闫磊;贾建业
【期刊名称】《河南师范大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2012(40)6
【摘要】应用光敏电阻的相关特性,设计了一种新型发光二极管光强分布的测量装置.通过该装置对多种不同参数,不同发光颜色的发光二极管进行测量,并基于Matlab对测量结果高次拟合,模拟了多组发光二极管的光强分布曲线,结果较为准确.该装置成本低,体积小,环境适应性强,测量过程简单,具有广阔的发展前景.
【总页数】4页(P63-66)
【关键词】LED;光强分布;测量装置;Matlab拟合
【作者】王超;田昊;李浩;程琦;闫磊;贾建业
【作者单位】北京林业大学工学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN312
【相关文献】
1.一种漫透射成像法激光强度时空分布测量装置 [J], 庞淼
2.LED分光机光强计测量数据正态性拟合检验 [J], 杨继东;白涛;马玉容
3.基于LabVIEW的LED光强角度分布自动测量实验系统 [J], 樊婷;吕健滔
4.空间光强分布对LED发光强度测量的影响 [J], 庄庆瑞
5.用积分球和分布光强计测量红、黄、绿发光二极管(LED)的总光通 [J], 胡恺生;付德惠;王永珍
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基于MATLAB的LED阵列仿真
吴淑梅;霍彦明;谭俊廷;封丽华
【期刊名称】《液晶与显示》
【年(卷),期】2009(024)002
【摘要】研究了应用于照明光源的LED 阵列分布方式并基于MATLAB软件进行了仿真.首先对2种LED阵列的照度叠加进行了计算,根据叠加公式对阵列分布进行了仿真.通过对2种LED阵列仿真结果的分析,得出了不同阵列的分布特点并对其进行了比较,最后分析了2种不同阵列分布的产品适用性,为LED灯具设计提供了可靠依据.
【总页数】4页(P299-302)
【作者】吴淑梅;霍彦明;谭俊廷;封丽华
【作者单位】河北科技大学,电气信息学院,河北,石家庄,050081;河北科技大学,电气信息学院,河北,石家庄,050081;河北科技大学,电气信息学院,河北,石家庄,050081;河北银行学校,河北,石家庄,050081
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.装备制造业技术协同创新绩效评价及政府作用力仿真研究——基于组合DEA模型和MATLAB仿真模型 [J], 司林波;孟卫东
2.基于照明的LED阵列研究与仿真 [J], 霍彦明;吴淑梅
3.2FSK系统仿真模拟——基于matlab仿真平台的simulink模块仿真应用 [J], 杨明旭;陈鑫;方洋
4.基于MATLAB的LED阵列的研究与仿真 [J], 霍彦明;吴淑梅;潭峻廷;封丽华
5.论虚拟仿真实验在教学中的应用
——基于MATLAB的直流斩波电路虚拟仿真教学实例 [J], 侯志坚
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《基于Matlab的光学实验仿真》篇一一、引言光学实验是物理学、光学工程和光学科学等领域中重要的研究手段。
然而，由于实验条件的限制和复杂性，有时难以进行精确的实验。
因此，基于计算机的光学实验仿真技术应运而生。
本文将介绍一种基于Matlab的光学实验仿真方法，通过对光路的建模、光线传播的模拟和光强分布的计算，实现光学实验的精确仿真。
二、仿真原理及建模基于Matlab的光学实验仿真主要包括以下步骤：1. 建立光路模型。
根据实际光学实验的需求，建立光路模型，包括光源、透镜、反射镜等光学元件的参数和位置关系。
2. 光线传播模拟。
根据光路模型，模拟光线在光学元件之间的传播过程，包括光线的折射、反射等物理过程。
3. 光强分布计算。
根据光线传播模拟的结果，计算光强分布，包括光强的空间分布和光谱分布等。
在Matlab中，可以使用矩阵运算和数值计算等方法实现上述步骤。
例如，可以使用矩阵表示光路模型中的光学元件和光线传播路径，通过矩阵运算实现光线的传播和光强分布的计算。
三、仿真实现以一个简单的光学实验为例，介绍基于Matlab的光学实验仿真的实现过程。
1. 定义光源和光学元件参数。
在Matlab中定义光源的发光强度、波长等参数，以及透镜、反射镜等光学元件的参数和位置关系。
2. 建立光路模型。
根据定义的光源和光学元件参数，建立光路模型，包括光线传播路径和光学元件之间的相互作用。
3. 模拟光线传播。
使用Matlab中的矩阵运算和数值计算方法，模拟光线在光学元件之间的传播过程，包括光线的折射、反射等物理过程。
4. 计算光强分布。
根据光线传播模拟的结果，计算光强分布，包括光强的空间分布和光谱分布等。
5. 绘制仿真结果。
将计算得到的光强分布结果绘制成图像或图表，以便于观察和分析。
四、仿真结果分析通过对仿真结果的分析，可以得出以下结论：1. 基于Matlab的光学实验仿真可以实现对光学实验的精确模拟，具有较高的精度和可靠性。
2. 通过仿真可以方便地观察和分析光路中光线传播的过程和光强分布的情况，有助于深入理解光学原理和光学元件的相互作用。
2006年5月25日第23卷第3期通信电源技术Telecom Power TechnologiesMay 25,2006,Vol.23No.3收稿日期:2005212207基金项目:台达电力电子科教发展基金重点资助项目(项目编号:DREK 200501)作者简介:杜 柯(19772),男,湖北松滋人,华中科技大学电气与电子工程学院应电系硕士研究生,研究方向为电力电子与电力传动。
文章编号:100923664(2006)0320008203研制开发基于Matlab 的一种光伏阵列模拟器的研究杜 柯,段善旭,刘 飞(华中科技大学,湖北武汉,430074) 摘要:提出了能够模拟光伏阵列输出特性的模拟器的概念,建立了基于光伏电池数学模型和电力电子技术的光伏阵列模拟器Matlab 仿真模型,可以模拟任意太阳辐射强度、环境温度、光伏模块参数下的光伏阵列I -U 特性,仿真结果证明了原理的可行性。
关键词:光伏阵列特性;模拟器;Matlab 仿真中图分类号:TN 711文献标识码:AReserch on t he Photovoltaic Array Simulator Based on MatlabDU Ke ,DUAN Shan 2xu ,L IU Fei(Huazhong University of Science and Technology ,Wuhan 430074,China )Abstract :This paper presents the principle of a photovoltaic (PV )simulator which emulates the output characteristics of PV arrays.A simulation model for photovoltaic array simulator under Matlab environment based on the mathematical modules of PV arrays and power electronic technology is built up.In the model ,the I 2V characteristics of photovoltaic array can be simulated at any corresponding insolation level ,ambient temperature and parameters of the photovoltaic module.The feasibility of the theory is proved by the results of Matlab simulations.Key words :characteristic of photovoltaic array ;simulator ;Matlab simulation0 引 言太阳能光伏发电的发展势头越来越强劲。
基于MATLAB的RBF神经网络在照明计算中的应用江莉;方林宏【摘要】针对传统建筑照度计算过程冗杂、繁琐、准确率不高的特点，提出了通过建立RBF神经网络应用模型，在MATLAB环境下进行计算、仿真的新方法。
与常规的照度计算方法相比，该应用方法不但能够充分降低人工劳动强度，而且极大的提高了照明设计中的计算精度和效率，为建筑照明设计中优化照明方案提供理论的依据。
%This paper targets for solving the disadvantages of the lengthy , complicated and low accuracy of the traditional architectural illumination calculation process .It proposes a new method that performs the calculation and simulation in the MATLAB through the model of RBF Neural network application .Compared with the conventional methods of illuminance calculation , this method not only fully reduces labor intensity , but also greatly improves the lighting design calculation accuracy and efficiency .It provides theoretical basis for the optimal lighting in architectural lighting design .【期刊名称】《照明工程学报》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】3页(P121-123)【关键词】照度计算;径向基函数;建筑照明;MATLAB【作者】江莉;方林宏【作者单位】新疆职业大学机械电子工程学院，新疆乌鲁木齐 830013;新疆计量测试研究院交通所，新疆乌鲁木齐 830011【正文语种】中文【中图分类】TB1;TB22引言在建筑电气设计中，照明计算往往是必不可少的重要环节。
基于Matlab的光伏阵列最大功率跟踪算法仿真与实现
金晓霞;高晓玲;沈忱;朱紫曦
【期刊名称】《科技信息》
【年(卷),期】2012(000)015
【摘要】本文基于rnatlab/simulink仿真工具建立光伏电池最大功率跟踪(MPPT)仿真模型,利用simulink中S-Function编程,实现了电导增量法的MPPT算法仿真,给出并分析了仿真结果.
【总页数】2页(P70-71)
【作者】金晓霞;高晓玲;沈忱;朱紫曦
【作者单位】宁夏大学新华学院宁夏银川750021;宁夏大学新华学院宁夏银川750021;宁夏大学新华学院宁夏银川750021;宁夏大学新华学院宁夏银川750021
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于Matlab的光伏阵列输出特性和最大功率点跟踪控制策略的研究 [J], 陈科;范兴明;张鑫;韦颖龙;梁琮;石维坚
2.一种新型光伏阵列最大功率跟踪算法仿真研究 [J], 陈运运;吴军基;孙开扬;衡思坤;应展烽
3.太阳能光伏阵列最大功率跟踪技术的实现 [J], 杨思俊;潘晶莹;户桂民
4.基于模糊控制的光伏电池最大功率点跟踪算法仿真研究 [J], 柏宗元;张继勇;李敏艳
5.基于莱维飞行蜉蝣优化算法的光伏阵列最大功率点跟踪研究 [J], 王艺博
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基于Matlab仿真的大、小功率LED阵列光照度分布对比研究提纲：
1.回顾基于Matlab仿真的LED阵列光照度分布研究的历史和小功率仿真的情况（100字）；
2.仿真的方法，模型的建立与参数调试，突出两种LED最大排列间隔的计算（3，400字）；
3.仿真实验过程与结果（400字，插图约12幅，2页左右）；
4.讨论与结论要强调对实际工作的指导意义（300字）。
正文
1.引言
LED应用于照明领域具有高效率，节能环保，使用寿命长和响应时间短等诸多独特优点。
由于其优点突出，利用LED作为发光单元的灯具已经广泛地应用于各个照明领域。
然而，对于LED阵列的光照度分布的仿真研究却报道不多。
福建师范大学的胡海蕾等[1]以及河北科技大学的吴淑梅等[2]均对该领域做了初步的研究探索。
以往的研究对象仅仅局限于小功率LED，那么对大功率的LED而言又会有什么特点呢？本文将使用Matlab工具对大、小功率LED各自的光照度分布特点做些比较。
2.模型建立与参数讨论
2.1.LED的选取
本仿真选用飞利浦公司的LXK2-PWW4-T00（Lunxeon K2 worm-white），该LED在1000mA 测试电流下典型的光通量为80流明，功耗约为3瓦，其空间光强分布如图1 [3] 。
图1 LXK2-PWW4-T00的空间光强分布 图2 LED 远场照射空间光强分布示意图
通常情况下，LED 单元所照射的目标距离比起自身直径要大得多，因此可以将LED 单元简化为一个有一定空间光强分布的点光源。
其空间光强分布示意如图2 [1] 。
从图1可以看出，该LED 的光强分布不是一个理想的余弦分布，该分布可以表示为
θθm I I cos )(0=
当2/1θθ=时，021)(I I =θ， 即 )
ln(cos 2ln 21θ-=m 当LED 照射到与其光轴方向垂直的平面时，在该平面上的光照度分布与LED 的空间光强分布近似，即
θθm r E r E cos )(),(0=
式中r 为LED 与该平面之间的距离，变换坐标得
22
2220
])()[(),,(++-+-=m m z Y y X x I z z y x E
代入LXK2-PWW4-T00的1/270θ=︒可以求得0.646m =。
根据文献[1]，对于小功率LED 而言1/27.5θ=︒则81m =。
2.2.LED 的排列分布
由于LED 是一种非相干光源，因此两个LED 对平面上某一区域的光照度为其单个的叠加（多个LED 同理叠加），则有
⎭⎬⎫⎩⎨⎧++-+++-=++22222222220])2[(])2[(),,(m m m
z y d x z y d x I z z y x E 式中d 为两个LED 之间的距离。
对于小功率LED 的情况，由于其视角（通常为15度）过小，因此要考虑两个LED 单元之间的距离d 增加到多大时，原点附近的区域的光照度不至下降很多。
根据文献[1]的计算m d 0218.0max =。
从文献[2]的仿真结果来看，d 的取值最大确实为0.0218m ，如果LED 间的距离继续增大，中间将会出现暗区，影响照度的均匀性。
但是对于大功率的LED ，由于其光强较强同时视角可达140度[3]，故两个单元并排之后会使得放置中心的总光强有所增强。
LED单元重合放置d=0m LED单元放置距离d=0.1m
LED单元放置距离d=0.25m LED单元放置距离d=0.5m
图3 LED单元的不同放置距离对中心光强的影响
从上述的仿真结果来看，随两个大功率LED单元放置距离的不同，在放置中心的总光强
也有所不同。
总的来说总光强是随着放置距离增大而减小的。
一方面尽可能提高利用率，另
一方面考虑到便于散热等实际应用条件，本文取两个大功率LED单元的间隔d=0.1m作为仿
真参数。
3.相近功率条件下的对比仿真结果及分析
本实验采用matlab7.0软件进行仿真。
为了使模拟的结果更加符合实际的应用情况，我
们选定总功率相近条件下两种不同功率的LED采用排列方式的情况进行仿真分析。
3.1矩形阵列的大、小功率LED的光照度分布比较
选取16个3W的大功率LED单元形成相互间隔为0.1m的4×4矩阵，总功率为48W。
与
之对应，选取784个小功率LED阵列为相互间隔为0.0218m的28×28矩阵，总功率为0.06W
×784=47W。
光源与被照射面的距离分别取3米和1米，对被照射面的光照强度进行仿真。
仿真的结果如图4和图5。
小功率LED中心光照度值小功率LED光照度值下降一半的半径
大功率LED中心光照度值大功率LED光照度值下降一半的半径图4灯距离被照射面为3米时大小功率LED照度分布比较
小功率LED中心光照度值小功率LED光照度值下降一半的半径
大功率LED中心光照度值大功率LED光照度值下降一半的半径图5灯距离被照射面为1米时大小功率LED照度分布比较
3.2圆形阵列的大、小功率LED的光照度分布比较
选取12个3W的大功率LED单元形成半径为0.1m的4×4矩阵，总功率为36W。
与之对应，选取598个小功率LED阵列为相互间隔为0.0218m的28×28矩阵，总功率为0.06W×598=35.9W。
光源与被照射面的距离分别取3米和1米，对被照射面的光照强度进行仿真。
仿真的结果如图6和图7。
小功率LED中心光照度值小功率LED光照度值下降一半的半径
大功率LED中心光照度值大功率LED光照度值下降一半的半径图6灯距离被照射面为3米时大小功率LED照度分布比较
小功率LED中心光照度值小功率LED光照度值下降一半的半径
大功率LED中心光照度值大功率LED光照度值下降一半的半径。
