#光伏发电相关学习课程2 有关光伏电池的建模与仿真

光伏电池是将太阳能转换为电能的核心部件。其原理是光生伏特效应，简单来说就是在太阳光的照射下，半导体内部会有光电压。但是一片光伏电池所产生的电压较小，需要通过多块电池串并联组成光伏阵列。

如图为光伏电池的拓扑图，由于假设其温度与光照强度均为恒定，所以光伏电池近似于一个恒流源，其生成的光电流Iph可以看作近似不变。Id为光伏电池的暗电流（与光电流反向），所以用一个导通的二极管进行分流，Rs代表线路中的一些细微损耗，Rsh表示电池两边的漏电与金属桥的损耗，RL表示光电池所供能的负载。

图1 等效电路

（1）

由图1可以列出负载电流IL的表达式，在simulink中的建模也是以这个表达式为基础的。

（2）

（3）

在一般的工程模型中会忽略掉Rsh，因为该电阻值比较大，对Uoc的影响比较小。

图2 化简后的拓扑

（4）

上式为化简后拓扑的负载电流IL表达式。

同理，我们也可以将Rs也忽略，因为其值比较小，对短路电流的影响比较小，可以得到：

（5）

从上文，我们就可以得到光伏电池的一个基本模型，他的输出为UL,IL，输入为Isc,Io。

为了使搭建模型方便，引入X1，X2两个参量。将式5转换为式6

（6）

再选取一个特殊点Pm（此时输出功率最大），对式6进行求解，此时UL=Um，且指数的前一项远大于1，可以忽略掉1：

（7）

（8）

（9）

同时考虑到温度与光照强度的变化，对式6进行补偿。

（10）

最后得到结论模型：
（11）

对其进行搭建仿真模型：

仿真

输出电流

输出功率

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