基于matlab的光伏模块输出特性及mppt的建模与仿真,基于MATLAB的光伏模块输出特性及MPPT的建模与仿真...
收稿日期：２０１１－１０－１３． 光电器件 基于 ＭＡＴＬＡＢ的光伏模块输出特性及 ＭＰＰＴ的建模与仿真 王 雨，胡仁杰 (东南大学 电气工程学院，南京２１００９６) 摘 要： 基于光伏模块的等效电路模型，结合ｓｉｍｕｌｉｎｋ中的 Ｓ 函数，建立了光伏电池仿真模 型。利用该模型，可以模拟实际光伏模块产品在不同太阳辐射强度、环境温度下的 Ｉ － Ｖ 和 Ｐ － Ｖ 特 性。分析了常见的最大功率跟踪(ＭＰＰＴ)方法爬坡法，并建立了仿真模型。 关键词： 光伏模块； Ｓ 函数；ＭＰＰＴ 中图分类号：ＴＭ６１５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－５８６８(２０１２)０１－００１８－０４ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ＰＶ Ｍｏｄｕｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ＭＰＰＴ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＡＴＬＡＢ ＷＡＮＧ Ｙｕ，ＨＵ Ｒｅｎｊｉｅ ( Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９６，ＣＨＮ) Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ (ＰＶ)ｍｏｄｕｌｅｓ ａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｓｉｍｕｌｉｎｋ ｓ－ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ａ ＰＶ ｃｅｌｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｃａｎ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ Ｉ－Ｖ ａｎｄ Ｐ－Ｖ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｃｔｕａｌ ＰＶ ｍｏｄｕｌｅｓ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｏｌａｒ ｒａｄｉａｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｉｅｓ ａｎｄ ａｍｂｉｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ．Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｍａｘｉｍｕｍ ｐｏｗｅｒ ｐｏｉｎｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ (ＭＰＰＴ)ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃｌｉｍｂｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，ａ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｍｏｄｕｌｅｓ；ｓ－ｆｕｎｃｔｉｏｎ；ＭＰＰＴ ０ 引言 随着能源环境问题日益突出，非传统能源的使用越来越受到人们的关注，从２０世纪９０年代末期以来，太阳能光伏发电产品每年以约３０％的速度增长。作为新能源重要组成部分的太阳能被越来越多地投入到许多应用中，然而利用 ＰＶ 能源的主要挑战是应对它随温 度和日照变化 的非线性输出特性，因此对不同光照和温 度下光伏模块输出特性的研究就显得至关重要［ １］。 本文利用 Ｓ 函数和光伏模块 ＳＰＧ１７８６Ｔ－０２Ｅ 数据手册中提供的 电气特性参数构建了光伏模块仿真模型［ ２］。利用该模型，可以模拟实际光伏模块产 品在不同太阳辐射强度、环境温 度下的 Ｉ － Ｖ 和 Ｐ － Ｖ 特性。在此仿真模型 的 基础上，分析了常见 的最大 功率跟踪(ＭＰＰＴ)方法爬坡法，并建立了仿真模型。 １ 光伏模块仿真模型 １．１ 光伏电池的电路模型 太阳电池的 基本特性和二极管类似，当半 导 体材料吸收光 能后，由光子激发出电 子－空穴对，经过分离就会产生电动势，其等效电路如图１所示。 图１ 太阳电池的等效电路 由太阳电池等效电路可得出： Ｉ ＝ Ｉ ｐｈ － Ｉ ｄ － Ｉ ｓｈ ( １) 式中， Ｉ 为流过负载的 电流， Ｉ ｐｈ为光 生 电流， Ｉ ｄ 为流 ·１８· ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ
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