【《光伏组件模型及其输出特性研究》6000字】

光伏组件模型及其输出特性研究目录TOC\o"1-3"\h\u21600光伏组件模型及其输出特性研究 [63]在实验观察到二极管理想因子随电池温度和入射光照强度的变化较小，因此在本文的计算中均认为二极管理想因子不随电池温度和入射光照强度而变化。1.4光伏组件仿真及输出特性分析1.4.1光伏组件仿真光伏电池最基本的单元是电池片，为了给光伏系统提供足够的电压和功率，则需要将光伏电池进行串并联操作并进行密封，构成满足供电要求的光伏组件。为了得到光伏组件的输出特性曲线，及外界环境因素对其输出特性的影响，本文将根据本章前几节研究的内容进行光伏组件仿真建模，在MATLAB/Simulink环境下建立标准情况下光伏组件特性测试模型并对其进行验证，如图2-11所示。在标准状况下光伏组件模型各参数取值如表2-2所示。图2-11标准情况下光伏组件仿真模型Figure2-11Photovoltaiccellsimulationmodelunderstandardconditions表2-2标准测试条件下MSX-60光伏组件模型参数Table2-2MSX-60photovoltaiccellmodelparametersunderstandardtestconditions参数变量名取值短路电流Isc3.80A开路电压Uoc21.7V最大功率处电流Im3.35A最大功率处电压Um18.20V最大功率Pm60W电流温度系数ki0.04mA/℃通过上述对光伏组件的标准情况进行建模，可以增加外部因素影响从而实现对整个光伏组件的建模。根据1.3节所示，各个参数与外部因素的关系可以建立光伏组件模型图如图2-12所示，T、U、G表示系统的输入量温度、电压以及光照强度；I和P是光伏电池板的输出电流和输出功率。图2-12外部因素变化下光伏组件仿真模型Figure2-12Photovoltaicmodulesimulationmodelunderchangingexternalfactors1.4.2光伏组件输出特性分析在标准情况下，对光伏组件进行仿真，得出其输出特性曲线如图2-13所示。从图2-13的曲线特征可以看出，在正常情况下，光伏电池的P-U曲线是非线性的，并且只存在一个峰值。如果能保证光伏系统始终在峰值处工作，则能够得到光伏电池的最大功率。图2-13标准情况下光伏组件输出特性曲线Figure2-13Outputcharacteristiccurveofphotovoltaiccellunderstandardconditions光伏组件实际应用环境中，外界大气环境的温度与光照强度的变化，都会很大程度地影响到输出特性曲线的形状。为了研究这两个因素分别具体如何影响光伏组件输出特性，现固定其中一个因素而只改变另一因素，可以分别获得两个输出曲线族图。假设环境温度T=25°C保持不变，令输入电压U在0~25V之间进行变化，光照强度G则在200w/m2~1000w/m2之间变化，最后得到的光伏电池板特性输出曲线U-I及U-P分别如图2-14(a)和2-14(b)所示；在光照强度G=1000w/m2不变的情况下，令温度T在5-405°C之间变化，即可得到光伏电池板的U-I、U-P曲线分别如图2-15(a)和2-15(b)所示。（a）相同温度不同光照强度下U-I输出曲线(b)相同温度不同光照强度下U-P输出曲线图2-14光伏电池随光照强度变化输出特性曲线Figure2-14Theoutputcharacteristiccurveofphotovoltaiccellwiththechangeoflightintensity由图2-14可知：（1）光伏组件U-I特性具有高度的非线性；（2）可以看出随着端电压U由零逐渐增长,输出功率P先上升然后下降,说明存在一个端电压值,在其附近光伏组件可获得最大功率输出；（3）短路电流Isc随光照强度的减小而显著减小,两者成正比关系；（4）开路电压Voc随光照强度的减小而缓慢减小；（5）最大功率Pm随光照强度的减小而显著减小,同时Im，Vm均减小。（a）相同光照强度不同温度下U-I输出曲线(b)相同光照强度不同温度下U-P输出曲线图2-15光伏电池随温度变化输出特性曲线Figure2-15Photovoltaiccelloutputcharacteristiccurvewithtemperaturechange由图2-15可知：（1）随温度的上升短路电流Isc增加,开路电压Voc微弱减小；（2）随温度的上升最大功率Pm减小,同时Vm减小、Im增加。由上面的两组图可以看出，在不同条件下光伏组件输出特性有以下几个特点：（1）光伏组件的输出特性会在温度和光照强度二者的影响下会发生明显的变化。（2）在低压段时，光伏组件输出特性中输出电流变化极小，在一定程度上可以看做是一个恒流源。（3）光伏组件