串联光伏组件伏安特性的仿真研究

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1、串联光伏组件伏安特性的仿真研究王尚玉ATLAB建立数学模型，针对不同外部条件进行了仿真研究，仿真结果与光伏组件实际输出特性相符，并发现串联光伏组件在局部阴影遮挡条件下的功率曲线具有多个峰值，这对光伏最大功率点跟踪算法提出了新的要求。.jyqkV/℃，大约是室温时电池开路电压0.55V的0.4%。根据设定的仿真参数进行仿真，得到在同一光照强度下光伏电池的输出电压与电流和功率的曲线，分别如图5和图6所示。由仿真结果可知，在光照强度一定时，光伏电池所能输出的最大电流和最大功率随温度增大而减小。由此可得，光伏组件工作环境温度的增加对

2、光伏组件的输出有负面影响。实际工作中，光伏阵列应安置在低温、恒温的地方，以保持良好的输出特性。2光伏组件的串联运行2.1串联光伏的特点太阳能光伏是利用光电转换，最小单元是太阳能光电池，其尺寸一般在4cm2到225cm2之间。单体太阳能电池所产生的电流很小，一般在20～25mA/cm，工作电压为0.5V左右，因此功率也很小，不能单独的作为电源来使用。将单体太阳能光电池进行串并联后封装，就形成了太阳能电池组件。串行结构具有以下特点：①串行结构中由于阵列中省去了阻塞二极管，阵列损耗下降；②抗热斑和抗阴影能力增加，多串MPPT设计，

3、运行效率高；③系统扩展和冗余能力增强。2.2光伏组件串联结构将多个太阳能电池最小模块进行串并联，从而形成光伏阵列，利用其发电。本文研究串联光伏电池组件，其电路模型如图7所示。实际工作中，每一个被串联的光伏电池模块都并联一个旁路二极管，以使得某一块光伏电池被阴影遮挡时，整个电路的电流从旁路二极管上流通。2.3局部阴影遮挡下串联光伏的最大功率输出为了解局部阴影遮挡下串联光伏组件的输出特性，从串联支路中取出两个电池组件A和B进行分析，如图8所示。图8中：I为外部负载上电流，I1、I2分别为光伏电池A和B的输出电流，V1、V2分别为

4、光伏电池A和B的输出电压。本文中用于Matlab建模的简化光伏电池数学模型如式（1）所示：式中：C1、C2为修正系数；G为太阳辐射值；Gref为光伏接收辐射参考值，为1k，VM为最大功率点的电流、电压；RS为光伏组件的串联电阻。电池参数参照DC01-175型单晶硅光伏组件进行定，VM=36.2V，VOC=43.9V，IM=4.85A，ISC=5.30A，a=0.05，b=-0.35，RS=1Ω。在均匀光照强度下，每个光伏电池的参数认为都是一致的，旁路二极管处于断态。此时：I=I1=I2=F（V）；V1=V2=F（I）；U=V

5、1+V2；P=U*I电压电流曲线维持膝形特性，电压功率曲线维持单峰性。在非均匀光照强度下，若光伏组件B局部受到阴影遮挡，则其参数将发生改变，电流I2将减小，为Ic2。此时，I1≠Ic2，电流I从光伏电池B的旁路二级管流过。此时：V1=F1（I1）；V2=F2（I2）；I1=F1（V1）；I2=；F2（V2）在0<I<Ic2和Ic2<I<I2两种情况下：V1=F1（I）；V2=F2（I）；U=V1+V2；I=I1=F1（V1）；P=U*I电压电流曲线发生变化，为双膝性；电压功率曲线也发生变化，为双峰形。

6、图中：G=800模拟在轻度（1/3）遮挡下的输出；G=600模拟在重度（1/2）遮挡下的输出。3结论局部阴影遮挡会导致光伏组件输出能力下降，且随着遮挡面积的增大，所能输出的最大功率减小，输出最大功率点与遮挡比例呈反比。在相同光照强度下，伏电池所能输出的最大电流和最大功率随温度增大而减小。串联光伏组件的V-P特性曲线呈多峰值特性，在实际工作中，应考虑在局部阴影遮挡下对光伏阵列最大功率输出点的追踪,以确保系统的功率输出达到最佳状态，尽可能的减小系统功率的损失。..