部分遮挡条件下光伏阵列特性的仿真分析-论文.pdf

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1、《们陵譬院譬籁}2014年第1期工程科技部分遮挡条件下光伏阵列特性的仿真分析向前周松林(铜陵学院，安徽铜陵244000)摘要：光伏阵列在部分遮挡条件下呈现复杂的输出特性，表现为I—V曲线的阶梯型和P—V曲线的多峰性，给最大功率点跟踪带来了困难。为了研究不同的遮挡模式对光伏阵列输出特性的具体影响，在光伏电池伏安特性的基础上，建立了适用于任何遮挡模式下的光伏阵列数学模型。并对不同遮挡模式下PV阵列的I—V和P—V特性进行仿真分析。针对最大功率点出现的位置及其移动特点进行了研究，为部分遮挡条件下的最大功率点跟踪方法提供依据。关键词：光伏阵列；部分遮挡；全局最大功率点；I-V特性；P-V特

2、性中图分类号：TM914．4文献标识码：A文章编号：1672—0547(2014)Ol—O1l0—051．引言2．单体光伏电池伏安特性数学模型光伏发电是当前利用太阳能的主要方式之一。光单体光伏电池的等效电路如图l所示．伏电池利用光伏效应原理，将太阳能直接转化为电能，Ir一，⋯一⋯一一一一～T一⋯r’j—L转化过程无污染、无噪声。因此深入研究和利用太阳能：ld。0ll!RK资源，对改善环境污染缓和资源危机具有十分重要的D意义。T—r1一V由于光伏电池的输出电压和输出电流随着日照强I一——⋯一l～一)、一度和电池结温的变化具有强烈的非线性，在实际的应用系统中，所有光伏系统都希望太阳能光

3、伏阵列尽可能工图1光伏电池等效电路作在最大功率点。在无遮挡情况下，光伏阵列的Pv曲该等效电路由光生电流源、二极管、串联电阻和并线是单峰的，仅有一个最大功率点，因此可以采用传统联电阻组成1。不考虑并联电阻的影响，根据电路特性的最大功率点跟踪方法P121，如爬山法，电导增量法，短路和太阳能电池内部结构可以得到描述单体光伏电池伏电流法，开路电压法等。在部分遮挡条件下，由于整个阵安特性的数学公式(1)～(9)：列没有接收统一的光照，P—V特性就会相当复杂，具有I=I一IdIl＼多个峰点，其中只有一个是全局最大功率点(global，=，。(e“一1)(2)maximumpowerpoint，

4、GP)，其余的是局部极值点p_q。，p=，(、(1+，(一(3)针对遮挡条件下的光伏特性的分析国内已有学者lmrll=‘·

5、scl—i』(”ml1l41进行了研究17-81，但这些研究只适用于简单遮挡模式下某mo

6、)几个PV模块的串联，缺乏通用性，所建模型也无法实K=(，(7，、一，、)／(17)(5)现对整个PV阵列在复杂遮挡模式下的特性模拟。为了，，=，l(7／7”．l。(6)分析部分遮挡对PV阵列输出特性造成的影响，本文在·’”)。，=，一1)(7)对部分遮挡条件下的光伏阵列特性进行理论推导的基，．础上建立了适应于任何配置的MATLAB仿真模型，可f．=、．(g／AKT；)．

7、l(8)用于研究复杂遮挡模式下的阵列特性。通过建立的仿R=一dV／dlf．一l／x，．(9)真模型对最大功率点出现的位置和位置的移动特点进其中，，为单元输出电流；为单元输出电压；，n为行了研究，所得结论为进～步研究部分遮挡条件下的二极管反向饱和电流；为电流源输出电流；A为二极全局最大功率点跟踪方法提供了依据。收稿日期：2013一“一19作者简介：向前(1984一)，男，安徽铜陵人，铜陵学院电气工程学院助教，硕士研究生周松林(1975一)，男，安徽东至人，铜陵学院电气工程学院副教授，博士。一1l0一《白订陵；院瓠)2014年第1期管品质因子：为波耳兹曼常数(13．8x]0／K)，为热

8、通与阻断的转折点，此时组件的卜曲线呈阶梯状，相力学温度(K)，为参考温度，q为电子电荷(1．6xlOr6c)，应的P-V曲线含有多个局部最大功率点，特性曲线如G为光强；为短路电流，oc为开路电压。图3所示。3．被部分遮挡的串联光伏组件输出特性对于光照不均匀的情况，光伏组件中部分单体光伏电池接收的光照强度要小于其他正常的单体光伏电池，同时由于单体光伏电池是一种光生电流源，这些单体光伏电池产生的电流也会偏小，并极有可能导致其两端电压极性反转变为负压，即这部分单体光伏电池作为负载而发热，这就是我们所说的热斑现象。为防止}t电池受损，实际应用的光伏阵列在串联回路中每一个光伏电池组件都并联一

9、个旁路二极管，使得被遮挡的光伏电池板将通过旁路二极管导通整个阵列的电流。“_．。≯一图2给出了安装有旁路二极管的太阳能电池串联支路的模型图。j一——一————一——一—图3部分遮挡条件下光伏组件I—V及P_V特性通过进一步的分析表明，对于具有串并联结构的光伏阵列，在复杂遮挡模式下同样具有复杂的阶梯性R和多峰性。4，基于MATLAB的光伏阵列建模4．1光伏阵列配置光伏阵列配置如图4所示。将具有相同光照水平的若干个光伏模块串联构成一个子组件，几个子组件串联构成串联组件，相