光伏电池实用仿真模型及光伏发电系统仿真_焦阳.pdf

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1、第34卷第11期电网技术Vol.34No.112010年11月PowerSystemTechnologyNov.2010文章编号：1000-3673（2010）11-0198-05中图分类号：TM61文献标志码：A学科代码：470·4047光伏电池实用仿真模型及光伏发电系统仿真焦阳，宋强，刘文华（电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系)，北京市海淀区100084）PracticalSimulationModelofPhotovoltaicCellsinPhotovoltaicGenerationSyst

2、emandSimulationJIAOYang,SONGQiang,LIUWenhua(StateKeyLabofControlandSimulationofPowerSystemsandGenerationEquipments(Dept.ofElectricalEngineering,TsinghuaUniversity),HaidianDistrict,Beijing100084,China)ABSTRACT:Afeasiblemethodofmodelingthephotovoltaic不可替代的优势。光伏发电设备也

3、成为电力系统及(PV)cellssuitableforengineeringsimulationapplicationis新能源发电领域的研究重点，光伏电池也倍受重presentedbasedonthevoltage-currentcharacteristicofPV视。然而昂贵的造价及精密的特性使得光伏电池在cells.Fourstandardpropertyparametersareemployedtoshape[1]实际应用中受到了许多限制。仿真分析成为光伏theoutputcurveofPVcellsinthism

4、odel,andtheparameters发电系统设计与分析的有效手段，因此需要建立准canberevisedaccordingtothedifferenttemperatureandsolarradiationconditionunderdifferentenvironmenttoobtainan确且实用的光伏电池行为模型。[2]accurateoutputcharacteristicofPVcells.Thenthismodelis目前光伏电池的仿真建模手段主要有2类。appliedtosimulatedifferen

5、ttypeofPVcells,anditsefficiency1）物理模型是以电池等效电路为基础，基于isverifiedbythefactthatsimulationresultsmatchperfectly光伏器件半导体特性及物理本质建立的。该方法采withexperimentalresultsprovidedbythePVcellmanufacturer.用受控电流源反并联二极管以及电阻的结构模拟Finallyaphotovoltaicgenerationsystemwithmaximumpower光伏电池内部的光生

6、电源及反向电流。准确度较pointtracking(MPPT)controlisconstructedwithsimulation高，可真实反映电池在不同环境下的输出特性，如softwarePSCAD/EMTDC,andthestaticandtransientsimulationresultsdemonstratetheeffectivenessofabove果采用详细且准确的半导体特性参数建模，该模型modellingmethod.的仿真精度很高；但模型中涉及光伏半导体的光生KEYWORDS:photovoltaic(

7、PV)cell;physicalmodel;电流、反向暗电流、PN结系数、禁带宽度能量等[3-4]environmentalcorrection;voltage-currentcharacteristic;半导体参数，这些参数与电池的电路外特性参数maximumpowerpointtracking(MPPT)没有对应关系，通过实际测量难以获取，如PN结摘要：以光伏电池输出特性为基础，给出了一种适合工程应系数这样的半导体特性参数还与实际产品特性及用的行为仿真模型。该模型通过光伏电池的4个标准性能参环境因素有关，通常只有一定的

8、取值范围。这些因数拟合出电池输出外特性，通过引入环境条件修正可以得到素在很大程度上影响了物理模型的精确性，使得物不同光强及温度下的性能参数以及较为准确的输出特性。采理模型对实际电池的模拟存在较大局限性，也限制用该方法对不同类型的光伏电池进行建模，将仿真结果与实了其在实际工程以及仿真研究中的应用。测结果进