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最大功率跟踪在光伏矩阵中的研究

来源: 编者:姜萌,薛士龙,耿攀 发布时间:2014-01-16

摘要:基于晶体硅的物理特性,对光伏电池的原理及输出特性进行分析,在PSIM9.0的仿真环境下,对光伏矩阵搭建数学模型,分析在光照和温度变化时的光伏特性曲线。针对于经典的最大功率跟踪算法进行介绍与分析,并在PSIM9.0软件下,建立了对于光伏矩阵的最大功率跟踪的仿真模型,良好的实现了最大功率跟踪。
关键词:光伏矩阵;最大功率跟踪;PSIM
Abstract:
Keyword:

0  引言

在人类发展过程中,能源一直扮演着重要的角色,尤其是在能源危机和环境污染问题越来越突出的现今,让人们更加意识到发展新能源的重要性。太阳能是一种无污染、清洁、取之不尽、用之不竭的绿色能源,太阳能的大规模利用已成为21世纪人类社会发展进步的重要标志。太阳能发电是提供能源和减少环境污染的有效方式之一。大规模的光伏发电,不但能够做到绿色环保,而且对克服我国能源紧张问题具有重大意义。这项技术的深入研究与探索已经成为了人类非常重要的任务。

1  光伏电池的数学模型

   光伏电池实际上是一个大面积的平面二极管,其等效电路如图1所示。

1  光伏电池等效电路

由图1可以看出I-V方程为:

其中,Iph为光生电流,Id为流过二极管的电流,Ish为流过Rsh的电流。

流经二极管的电流:

其中:

其中,为二极管的反向饱和电流;T为电池温度;K是玻耳兹曼常数(1.38*10-23J/K)APN结理想因子,其值常在1-2之间变化;Iso为标准测试条件下二极管的饱和漏电流(约10-12A/cm²);Eg为晶体硅的能带宽度;Tair为环境温度()S为日照强度(W/m2)ks为根据阵列支架结构实验所得之系数(·m2)ks的典型值为0.03

光生电流: 

流经旁路电阻的电流:

2  光伏电池工程用数学模型

通常情况下,厂家会向用户提供标准测试条件下的短路电流Isc、开路电压Uoc、最大功率点处电流Im、最大功率点处的电压Um和最大功率点处输出功率Pm5个参数。

在最大功率点时:

存在,则有:

由此,可以得到C1的表达式(含C2:

在开路状态下,输出电流为0,输出电压Uoc,可得:

这时就可得到基本函数特性的显性形式:

此时为标准状况下,即照度S=1000W/m²T=25条件下的函数特性,当光照度或者温度发生改变时,先计算温度差ΔT和照度差ΔS

分别计算一般工况下的

通常情况下,系数取值为:

新工况下的取代标准工况下的,求得新的,从而求得新的输出特性。 

。。。。。。



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