光伏电池反向模型仿真分析及实验研究

以MATLAB软件为仿真平台,建立了光伏电池反向Bishop子电路模型,不同光照和不同温度下光伏电池电气特性的仿真和实验结果对比证明了该模型的有效性。分析了光伏组件模型各个参数对光伏电池电气特性的影响,对模型的参数提取和实际光伏阵列设计具有指导意义。大面积光伏阵列可能会出现热斑效应,利用光伏电池反向模型,分析了热斑效应形成原因、形成条件以及旁路二极管对热斑效应的进行了仿真分析,为并联旁路二极管拓扑结构的选择提供了依据。此外,仿真分析了实际商用光伏阵列在遮挡情况下所出现的多波峰特性,验证了旁路二极管对光伏阵列的保护效果。     

一种光伏电池动态模型的参数提取方法

文中研究了光伏电池的动态特性、动态模型及其参数提取问题.提出了光照下光伏电池输出阻抗频率特性的隔离电容测试法,分析了光照情况下的小信号频率特征.建立了光伏电池动态模型以及小信号阻抗模型.基于光伏电池的实验测试数据,提出了一种结合阻抗频率特性、光伏数学解析模型和非线性拟合迭代算法的动态模型参数提取方法.该方法通过先提取固定的、耦合性较低的参数,再提取耦合性强的、随环境变化的参数,极大降低参数提取的难度.通过对比模型仿真与实验结果,验证了参数提取方法的正确性、有效性.     

光学损失故障对单晶硅光伏电池参数的影响

长时间暴露在室外的光伏电池会出现封装材料的老化或破损,从而导致电池的光学损失故障。为研究不同的故障状态对光伏电池模型参数的影响,从等效透光率的角度入手,用半透膜逐层遮挡的方法模拟光伏电池不同的光学损失故障状态,测量并分析相应状态下光伏电池的I-V特性曲线,采用自适应混沌粒子群算法辨识出相应光伏模型的5个参数值,从而对在发生光学损失故障时的光伏电池模型参数的变化规律进行研究,得到了能较好表现光伏模型参数变化规律的非线性表达式,为提高光伏电池的效率和后续光伏电池故障诊断的研究打下基础。     

柔性光伏电池阵列物理参数特性建模

柔性光伏板的电气参数特性受温度变化影响较大,常规理想光伏电池模型的准确度难以满足要求。为了更加精准地探究柔性光伏板的物理特性,本文采用数学建模、实物搭建、数据采集、整合统计等方法,以柔性光伏板为研究对象,结合电路串并联理论,在实验室搭建模拟电路,利用金卤灯模拟太阳光源,在不同的疏密、仰角、弯曲度情况下,记录柔性光伏板在实测环境中每一个单体温度的实时数据,并在Matlab中绘制相应的变化曲线,根据变化曲线分析光伏板的温度特性及变化规律。同时,测量相同弯曲度下的电压电流参数,对接收不同光照强度的光伏单体进行分析,归纳总结其物理参数特性。     

光伏电池精确工程模型及输出特性研究

建立准确高效的光伏电池工程数学模型是光伏发电技术及相关研究的重要基础。光伏组件传统数学模型具有较高的精度,但非线性强、涉及超越方程,求解比较困难,难以满足工程模型对复杂度与精确度兼顾的要求。针对这一问题提出一种光伏电池精确工程模型,对数学模型进行了参数简化,设计了需要参数及迭代次数较少的牛顿—拉夫逊法的参数计算方法,改进了迭代中出现的奇异矩阵。利用MATLAB对该模型进行了4种不同光伏材料和变电阻参数特性影响测试,在不同的辐照强度和环境温度条件下对光伏组件模型输出特性进行了仿真实验和分析。结果表明,所提模型具有较好的通用性和灵敏度,快速准确反映了变工况条件下光伏组件的I-U和P-U输出特性,为大型光伏发电系统的研究提供了有力的支持。     

光伏电池数学模型的labVIEW仿真分析

针对光伏电池数学模型需要知道一些特定参数,分析研究光伏电池有一定的困难,为此本文提出简化的工程用数学模型。使用LabVIEW搭建所建模型,并模拟光照强度和环境温度的变化对光伏电池输出特性的影响。仿真结果接近光伏组件实际工作特性,验证了建模的有效性。光照强度和温度对光伏电池输出特性影响的测试实验验证了所建模型的正确性,对于光伏阵列建模及光伏电池的研究有理论和实际意义。     

一种求解光伏电池5参数模型的方法

提出了一种求解光伏电池5参数模型的方法。依据在I-V特性方程的短路点、开路点和最大功率点得到的4个表征5参数之间关系的方程,分析了二极管理想因子（a）对光伏电池输出特性的影响;然后根据标准工况下厂家提供的数据,构造第5个方程求得工况下5参数的解。基于得到的结果求解任意光照和温度下光伏电池参数,进而采用Lambert W函数的显式I-V方程得到光伏电池输出电流和电压。最后,通过与Shell S65和TDB125×125-72-P光伏电池I-V特性和最大功率实测数据比对,验证了所提出方法的正确性。     

光伏电池工程仿真模型在污垢评估中的应用

针对光伏组件表面污垢评估困难,提出一种基于光伏电池工程仿真模型的污垢评估方法。建立光伏电池等效电路,根据现场实际工况对模型进行修正,以适应不同太阳辐射和不同温度的变化;搭建光伏电池板的工程仿真模型,仿真分析不同条件下光伏电池的外特性,仿真结果与实际生产运行数据误差在5%以内,从而验证了模型的准确性;最后,基于工程仿真模型,设计了一种灰尘、污垢等对光伏电池影响的评估方案,该方案在工程中得以应用。     

小型分布式光伏发电系统设计

国内对于小型分布式光伏电站的开发研究还不成熟,为此提出了一种针对小型分布式光伏发电系统的设计方法。介绍了充放电控制器、逆变器的选择依据及储能电池的设计公式,根据光伏组件的电气特性阐述了其串并联设计公式、光伏电缆选型方法,根据光伏组件的不同布置情况推导出了光伏阵列间距计算公式,确定了光伏组件前后排的布置间距。通过上述方法辅以具体设备参数,实现了整个发电系统的参数化设计。     

光伏组件形状参数工程解析模型

光伏组件由光伏电池串联组成,光伏电池的经典单二极管模型物理参数意义明确,但输出特性隐式超越方程求解困难;通过拟合外特性建立的新型解析数学模型方程形式简洁,但所取形状参数物理意义不明确。结合上述2种模型的优点,提出了形状参数工程解析模型。考虑到光伏组件的物理性能会随工作年限逐渐变化,该模型用当前实际测试条件(real test conditions,RTC)下实测输出数据替换出厂前标准测试条件(standard test conditions,STC)下输出数据,拟合得到RTC下形状参数。基于形状参数与物理参数相互间的解析关系,根据环境变化修正后的物理参数解析求取相应形状参数,得到任意环境下输出特性的解析结果。通过单晶硅光伏组件在典型室外环境下输出特性的实测,验证了该模型的准确性。