基于PSIM软件的光伏电池特性的仿真建模研究.doc

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西安理工大学学报JournalofXi’UniversityofTechnology(2007)Vol.23No.3an文章编号:100624710(2007)0320257204
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基于PSIM软件的光伏电池特性的仿真建模研究
任碧莹,钟彦儒,孙向东,同向前
(西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048)
摘要:针对光伏电池研究了基于物理机制的数学模型,分析了串联电阻和并联电阻对光伏电池特性的影响。利用光伏电池特性数学表达式,提出了基于PSIM软件的仿真模型,给出了光照强度和温度变化时光伏电池特性曲线。仿真结果与实验测试数据的对比结果表明,仿真模型正确且可行,可以应用到光伏发电系统中实现动态仿真。关键词:光伏电池;数学模型;PSIM软件;特性曲线中图分类号:TM615文献标识码:A
ResearchonSimulationModelofPVCellBasedonPSIMSoftware
RENBi2ying,ZHONGYan2ru,SUNXiang2dong,TONGXiang2qian
(FacultyofAutomationandInformationEngineering,Xi’UniversityofTechnology,Xi’710048,China)anan
随着世界能源危机的加重,太阳能发电系统越来越受到人们的重视。光伏电池阵列是光伏发电系统的关键部分,由于成本较高,在研发前期一般都采用仿真方法来完成光伏电池各种特性的研究。同时在实际情况下,太阳光辐射强度不稳定,光伏电池特
性还容易受到环境温度等因素影响,实现光伏电池最大功率点追踪是必要的。因此,建立光伏电池数学模型,有利于更加全面地探讨它的特性,同时也有利于在仿真平台上实现光伏发电系统的动态仿真。建立数学模型的简化做法是把光伏阵列直接等效为直流电压源[1,2]。但该模型不能实时跟踪太阳辐射强度、环境温度变化和光伏阵列参数的变化,因而这样的模型不能反映光伏电池的特性。第二种方法是基于光伏电池的伏安外特性法[3,4],在该模型中,可对开路电压、短路电流以及拟合曲线系数进行修正,使其模型的特性与实际光伏电池在不同光照和温度下的特性相似。优点是模型较简单。缺点是不能准确反映其物理特性,模型参数与实际参数不对应,对
收稿日期:2007204216
作者简介:任碧莹(19712),女,河南沁阳人,讲师。E2mail:[e-mail]。
Abstract:Inthispaper,mathmodelisstudiedbasedonphysicstheoryofPVcell,andtheinflu2enceofseriesresistorRsandparallelresistorRshonPVcellcharacteristicisanalyzed.ByusingPVcellcharacteristicmathexpression,simulationmodelisproposedbasedonPSIM,andthenPVcellcharacteristiccurvesarepresentedwithlightintensityandtemperaturechange.Bythecontrastofthesimulationresultswithexperimentdateresults,itisvalidatedthatsimulationmodelisrightandfeasible,andthatitcanbeusedinPVsystemtorealizethedynamicsimula2tion.Keywords:PVcell;mathmodel;PSIMsoftware;characteristiccurves
温度、光照等外围参数设定较困难。第三种方法是从物理机制角度来建立光伏电池数学模型[5]。本文针对物理机制的光伏电池数学方程,利用PSIM软件建立了相应仿真模型,该模型能够描述其特性,并且能够模拟外界环境变化,为光伏发电系统的研发提供良好的仿真平台。
1光伏电池特性数学表达
单结晶硅光伏电池的电路原理如图1所示。一般光伏电池阵列是由若干个电池单体串联和并联组成,封装后可作为光伏发电系统的电源。光伏电池单元电路特性方程如下[6,7]。
图1单个光伏电池单元等效电路Fig.1Single2PVcellunitequivalentcircuit
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西安理工大学学报(2007)第23卷第3期
由太阳能光伏电池等效电路可得出:
Iarray=Isc-Id-Ish(1)
其中Iarray是光伏电池输出电流,Isc是短路电流,I