基于Matlab的光伏电池板的建模与仿真
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）。
基于Matlab的光伏电池建模及MPPT方法研究
基于Matlab的光伏电池建模及MPPT方法研究 自工业化以来的近三百年间，世界能源工业飞速发展，有力支撑了全球经济与社会发展。在这个发展的过程中，传统化石能源的大量开发及使用导致了资源紧张、环境污染、气候变化等问题日益突出，严重的威胁了人类生存和可持续发展。近年来，太阳能作为一种高效无污染的新能源，逐渐受到各国乃至全球的广泛关注。本文首先简要介绍了光伏发电的背景及意义,对光伏发电历史以及国内外光伏发电发展现状进行了综述，然后阐述了光伏并网发电系统及其基本工作原理，并详细描述了运用Matlab/Simulink 建立光伏阵列仿真模型的过程，最后对光伏发电系统最大功率点跟踪的理论依据以及工作原理进行了分析，介绍了常见的MPPT方法及仿真分析，并根据文献[6]详细描述了一种改进的基于最优梯度的滞环比较法的原理，并对改进的基于最优梯度的扰动观察法与传统的扰动观察法做了仿真对比，验证了改进算法的优越性。 目录 1 绪论 (2) 1.1 光伏发电的背景及意义 (2) 1.1.1 研究背景 (2) 1.1.2 我国太阳能资源的分布 (3) 1.2太阳能发电发展概况 (4) 1.2.1 光伏发电的历史 (4) 1.2.2 太阳能发电的国内外发展概况 (4) 1.3 本文研究的主要内容 (5) 2 光伏并网发电系统及基本原理 (5) 2.1 光伏发电系统的分类 (5) 2.2光伏并网发电系统组成 (5) 2.3光伏电池 (7) 2.3.1光伏电池的工作原理 (7) 2.3.2 光伏电池的种类 (7) 3 光伏电池建模与仿真分析 (8) 3.1光伏电池数学模型 (8) 3.2 光伏电池模型 (10) 3.3 光伏电池仿真分析 (12) 4 光伏阵列最大功率点跟踪方法研究 (14) 4.1 最大功率点跟踪的理论依据 (14) 4.2 基于DC/DC 变换电路MPPT的实现 (15) 4.2.1 BOOST电路的基本工作原理 (16) 4.2.2 BOOST电路实现MPPT的理论依据 (16) 4.3常用最大功率点跟踪算法及其仿真 (17) 4.3.1 恒定电压法 (17)
光伏发电的MATLAB仿真
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
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。
基于MATLAB的光伏电池通用数学模型
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。
基于Matlab_Simulink的三相光伏发电并网系统的仿真
题目：基于Matlab/ Simulink的三相光伏发电并网系 统的仿真 院系： 姓名： 学号： 导师：
目录 一、背景与目的 (3) 二、实验原理 (3) 1.并网逆变器的状态空间及数学模型 (3) 1.1主电路拓扑 (4) 1.2三相并网逆变器dq坐标系下数学模型 (4) 1.3基于电流双环控制的原理分析 (5) 2.LCL型滤波器的原理 (6) 三、实验设计 (8) 1.LCL型滤波器设计 (8) 1.1LCL滤波器参数设计的约束条件 (8) 1.2LCL滤波器参数计算 (8) 1.3LCL滤波器参数设计实例 (9) 2.双闭环控制系统的设计 (10) 2.1网侧电感电流外环控制器的设计 (10) 2.2电容电流内环控制器的设计 (11) 2.3控制器参数计算 (12) 四、实验仿真及分析 (12) 五、实验结论 (16)
一、背景与目的 伴随着传统化石能源的紧缺，石油价格的飞涨以及生态环境的不断恶化，这些问题促使了可再生能源的开发利用。而太阳能光伏发电的诸多优点，使其研究开发、产业化制造技术以及市场开拓已经成为令世界各国，特别是发达国家激烈竞争的主要热点。近年来世界太阳能发电一直保持着快速发展，九十年代后期世界光伏电池市场更是出现供不应求的局面，进一步促进了发展速度。 目前太阳能利用主要有光热利用，光伏利用和光化学利用等三种主要形式，而光伏发电具有以下明显的优点： 1. 无污染：绝对零排放－没有任何物质及声、光、电、磁、机械噪音等“排放”； 2. 可再生：资源无限，可直接输出高质量电能，具有理想的可持续发展属性； 3. 资源的普遍性：基本上不受地域限制，只是地区之间是否丰富之分； 4. 通用性、可存储性：电能可以方便地通过输电线路传输、使用和存储； 5. 分布式电力系统：将提高整个能源系统的安全性和可靠性，特别是从抗御自然灾害和战备的角度看，它更具有明显的意义； 6. 资源、发电、用电同一地域：可望大幅度节省远程输变电设备的投资费用； 7. 灵活、简单化：发电系统可按需要以模块化集成，容量可大可小，扩容方便，保持系统运转仅需要很少的维护，系统为组件，安装快速化，没有磨损、损坏的活动部件； 8. 光伏建筑集成（BIPV-Building Integrated Photovoltaic）：节省发电基地使用的土地面积和费用，是目前国际上研究及发展的前沿，也是相关领域科技界最热门的话题之一。 我国是世界上主要的能源生产和消费大国之一，也是少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，提高能源利用效率，调整能源结构，开发新能源和可再生能源是实现我国经济和社会可持续发展在能源方面的重要选择。随着我国能源需求的不断增长，以及化石能源消耗带来的环境污染的压力不断加剧，新能源和可再生能源的开发利用越来越受到国家的重视和社会的关注。 二、实验原理 1.并网逆变器的状态空间及数学模型
光伏电池的仿真及其模型的应用研究
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
太阳能电池建模matlab
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
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
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）。
光伏电池simulink仿真 毕设
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
数值建模与仿真-光伏电池
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
带MPPT功能的光伏电池建模
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，
光伏电池的建模与仿真
龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/9118513110.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。
PSIM9.0光伏电池板模型的使用
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
电气工程及其自动化专业论文 基于MATLAB的光伏发电研究及其仿真
x大学 毕业论文基于MATLAB的光伏发电研究及其仿真 院部机械与电子工程学院 专业班级电气工程及其自动化5班 届次 2015届 学生姓名 xxxx 学号 xxxx 指导教师 xxxx 副教授 二〇一五年六月六日
目录 摘要 (Ⅰ) 1课题背景 (1) 1.1能源与环境危机 (1) 1.1.1能源 (1) 1.1.2环境 (1) 1.2太阳能光伏发电技术发展简介 (1) 1.3太阳能光伏发电利用的优势 (2) 1.4光伏发电系统的分类级组成 (3) 1.5国内外研究产业现状及规划 (5) 2光伏发电系统 (7) 2.1光伏发电系统介绍 (7) 2.2 太阳能光伏发电系统的应用 (7) 2.2.1屋顶光伏发电系统 (7) 2.2.2户用光伏发电系统、小型光伏电站 (8) 2.2.3大型并网光伏发电系统 (8) 2.3带有最大功率跟踪功能的光伏发电系统的基本组成 (9) 3光伏阵列特性及其仿真模型的研究 (10) 3.1太阳能电池的等效电路分析 (10) 3.2电池板matlab仿真 (12) 3.3 蓄电池充电方法 (12) 4新型变步长MPPT控制方法研究 (15) 4.1 MPPT 原理研究 (15) 4.1.1MPPT (15) 4.1.2基于Boost拓扑的MPPT原理 (16) 4.2常见的两种MPPT控制技术 (18) 4.2.1扰动观察法 (19) 4.2.2电导增量法 (21) 5光伏充、放电控制器的硬、软件设计 (25) 5.1控制器的整体设计及预期技术指标 (25) 5.2 Boost电路实现光伏阵列MPPT的仿真模型 (26) 5.3软件设计 (26) 参考文献 (34) 致谢 (35)
光伏电池simulink仿真
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。
光伏电池仿真
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
光伏电池模型
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。