陈述式太阳电池模型及参量数值标定

鉴于太阳电池过程式模型在重用性、层次性及参数化等方面的不足,采用面向对象的陈述式建模方法,基于面向对象的物理建模语言Modelica,在建模仿真平台MWorks上建立易于修改、重用和扩充的太阳电池等效电路模型,该模型与等效电路保持拓扑结构上的一致。为提高太阳电池模型的I-V曲线计算的准确度,提出采用数值法对模型参数进行标定,与以往分析法结果对比表明,该方法能更好地保证整个端电压范围太阳电池模型的特性曲线与实验数据保持很好的吻合度,测例的平均相对误差为1.67%。     

太阳电池I-V特性的解析研究及其在参数测量和品质分析上的应用

本文采用数学分析和数值计算方法对太阳电池的特性参数和I-V曲线的关系进行了系统的研究,计算和测量的结果一致。找到了一个能把分散的测量统一起来的综合测试方案,能对太阳电池的整套特性参数进行快速测量,综合测试台的样机正在试制,本文阐明的是其基本思想。     

太阳电池的双指数简化模型

以太阳电池的双指数理论模型为研究对象,通过数值模拟的方法,建立太阳电池的简化模型,并利用太阳电池的实验数据进行了模拟分析.研究结果表明:以简化模型为基础,仅利用生产厂家为用户提供的产品在标准测试条件(STC)下测出的I∝、V∝、Im、Vm作为参数,能以较高的精度计算出太阳电池的,I-V特性,为太阳电池数学模型的工程应用提供了可能.     

任意光强和温度下的硅太阳电池非线性工程简化数学模型

建立太阳电池数学模型对于太阳电池的特性研究、光伏发电系统的数字仿真和优化设计等具有非常重要的意义.基于硅太阳电池的理论数学模型,忽略一些次要因素的影响得到其非线性工程简化数学模型.该模型仅利用太阳电池生产厂商提供的在标准测试条件下的4个电气参数(Ⅰsc,Ⅴoc,Ⅰm和Ⅴm),且通过引入相应补偿系数来考虑太阳光强和电池温度任意变化时对输出电气特性的影响.利用matlab/simulink模块搭建了仿真模型,将模型仿真结果与实际太阳电池阵列的实验测量结果进行比较,结果表明,该模型的误差一般都在工程允许的6%以下,达到工程应用精度要求.     

太阳电池伏安特性的演变及其控制准则

从数学层面分析 I_(ph)、I_0、n、R_s、R_(sh)5参数模型太阳电池电流方程的切线方程和二阶导数。同时给出I-V特性曲线趋直时的直线方程形式,以及满足基尔霍夫定律的直线式太阳电池电流方程。从数学层面证明增大光生电流I_(ph)或串联内阻R_s时,准则数α(I),V的取值范围减小,并指出只有串联内阻存在时,才出现I-V特性曲线由曲趋直现象。通过实验,采用外加串联内阻的方式验证增大串联内阻I-V特性曲线由曲趋直现象。     

AzurSpace 3C40型太阳电池等效电路模型参数求解

基于太阳电池生产厂商提供的铭牌信息,计算构建其单二极管等效电路模型所需要的5个关键参数。在Wolfram Mathematica上实现遗传算法完成求解过程,目标函数设计为仅包含1个未知参数,从而降低了相关算法的求解维数和复杂度。运用此方法估算AzurSpace公司的3C40型太阳电池的单二极管等效电路模型的5个参数,并绘制了其I-V特性曲线,结果表明,本方法实现了在较少支持数据情况下准确重塑太阳电池特征的目标。     

非晶硅与晶硅太阳电池发电比较分析

采用实验测量装置对非晶硅太阳电池组件和单晶硅太阳电池组件的日均发电量进行测试对比,并对非晶硅的温度系数、I-V曲线特性及低光强下的吸收特性进行了分析。结果显示:非晶硅太阳电池板的发电效能优于单晶硅太阳电池板。     

遮挡状态下光伏组件多峰输出特性的参数计算与分析

基于太阳电池正反向输出特性,建立光伏组件输出特性模型,针对遮挡状态下的多峰输出特性,提出一种模型参数计算方法,研究不同遮挡状态对I-V特性曲线和模型参数的影响作用。通过仿真和实验,分析组件中各单元所受遮挡光强和电池片遮挡数量的变化对模型参数的影响规律。研究结果表明：模型参数计算结果和基于模型参数获得的I-V特性曲线,有较高精度;所建立的组件输出特性模型和参数计算方法,对于实现光伏组件和组串的故障诊断,具有良好的工程应用前景。     

太阳电池显式双二极管模型建立及其参数提取研究

为消除太阳电池双二极管模型中电流与电压的内隐耦合关系,结合线性近似和Lambert W函数推导太阳电池的显式双二极管模型。随后采用改进的教与学优化算法对模型的特征参数进行提取,并利用4种不同类型太阳电池的实测数据对模型的准确性进行验证。结果表明,计算电流值与实测数据有很好地一致性,与文献对比精度更高,说明太阳电池显式双二极管模型对太阳电池的I-V特性曲线具有更高的拟合精度和更好的适应度。     

异质结太阳电池测试标准的研究进展

针对异质结(HJT)太阳电池在I-V测试中遇到的主要问题,归纳总结了迟滞效应的成因和解决方法,以及双面HJT太阳电池的测试标准和评价体系,研究了不同测试参数对迟滞误差的影响,分析了测试台反射率及接触方式对HJT太阳电池I-V测试结果的影响,并通过简述HJT太阳电池亚稳态特性的研究进展,找出HJT太阳电池精确测试的方法,...     

智能太阳电池模拟系统的研究

针对国内外光伏系统研究的现状,提出并研究了一种大功率智能太阳电池模拟系统。通过分析太阳电池模拟数学模型,进行了智能模拟系统样机的软件、硬件设计与评价。本系统在给定太阳电池特性参数的情况下能自动生成太阳电池的I-V或P-V特性曲线。同时,也可设定随时间变化的日照强度等外界环境因素,系统将这些外界因素自动印加在模拟太阳电池上,从而实现外界环境变化下太阳电池的模拟输出。此外,系统可计算出各种模拟状况下的理论最大功率点和实际运行的工作点等工作状态,从而能方便、快捷、准确地评价太阳能发电控制器的工作状况。为确保模拟的快速性和实时性,模拟曲线数据完全下载到控制器内部,避免了通信造成的堵塞和延时。因此,本系统具有操作简单、使用方便、实时高效等特点,可广泛应用于太阳电池及其发电系统的研究。     

基于双指数模型的太阳电池输出特性计算机模拟

以双指数形式太阳电池理论模型为基础，用实验数据拟合太阳电池的I-V特性。然后利用获得的重要待定参数的拟合值对太阳电池的I-V和P-V特性计算机模拟，并分析了它们对太阳电池性能的不同影响机制。     

基于I-V特性的多晶硅光伏组件故障及失效研究

调研了光伏电站中不同故障和失效类型的多晶硅光伏组件,通过测试获得了组件的I-V特性曲线和红外图像,并从I-V特性曲线中提取了不同故障和失效类型光伏组件的特征;然后通过建立太阳电池的数学模型和失配下的反偏模型,分析了不同故障和失效类型光伏组件的I-V特性曲线,得到以下结论:老化使组件等效串联电阻增加;前板玻璃碎裂使组件I-V特性曲线阶梯段呈现抛物线趋势;电势诱导衰减使组件的开路电压减小;阴影遮挡使组件失配,且I-V特性曲线出现平坦阶梯段;热斑造成组件I-V特性曲线出现折线段。进一步实验后发现,老化可以通过判断光伏组件串联电阻的情况来辨别,热斑可以通过判断电池单元并联电阻的情况来辨别。     

聚光太阳能光伏模组等效电路模型及参数提取

以单p-n结电池的双二极管模型为基础,借助11个未知参数,建立35片三结电池以电气连接串联而成的聚光光伏模组等效电路模型。以单片聚光三结电池开路电压和短路电流两者的温度系数为限制条件,采用数学迭代法拟合模组在576倍聚光下测量的I-V曲线。从逼近开路电压点、短路电流点、最大功率点等方面讨论模组参数对拟合结果的影响,最终提取出11个参数的最优组合。决定系数R2=0.95,表明拟合结果与实验数据符合度高。研究结果为提取聚光三结太阳电池的性能参数提供了有效方法,也为聚光太阳能光伏模组的相关特性分析奠定了理论基础。     

从Ⅰ-Ⅴ特性曲线分析太阳电池烧结工艺条件

通过对太阳电池的I-V特性曲线进行检测分析,得出太阳电池的串、并联电阻与电极烧结的各个温度段的温度密切相关,并联电阻受高温区温度和烧结时间(带速)的影响。通过对烧结工艺的优化调整,获得了较好性能的太阳电池,得到了烧结工艺调整优化的方法。     

无线传感器节点的微光能量采集电源管理电路

提出一种适用于微光条件下的新的太阳电池"五参数模型"求解方法,通过把求解的计算结果与实测结果进行对比分析,验证该方法可准确预测太阳电池的输出特性。同时把基于此方法建立的电池模型用于电路设计PSPICE仿真,其仿真结果与计算结果几乎一致,为微光能量采集电源管理电路设计提供了理论基础和仿真工具。基于该建模方法设计一种微光条件下的能量采集电源管理系统,它在光强为200lx,输入功率低至45μW条件下,成功驱动瞬时最大功率为85mW的无线传感器节点工作。     

考虑阴影变化的太阳电池模型及动态参数分析

针对太阳电池静态模型与实际运行偏差较大，尤其是局部遮挡下均匀光照下的太阳电池模型难以适应新场景的问题，研究阴影变化下的太阳电池建模。首先，分析太阳电池的正向、反向、动态特性和小面积阴影时的内部情况，建立局部阴影下包含正、反向特性的动态模型。然后，研究阴影变化下光伏组件模型，比较模型仿真结果与实验结果，验证所建模型的准确性。最后，利用电池仿真模型，分析环境变化时电池动态参数和输出电流的变化规律。结果表明，所建模型可用于阴影变化下太阳电池动态特性仿真与动态参数分析。     

基于动态环境变量的太阳电池模型研究

为研究动态环境变量与太阳电池输出特性的关系,在分析太阳电池工程数学模型的基础上,根据MPPT算法和电池外特性,提出2种新的电池模型表征思路。建立动态环境变量与开路电压U_(oc)、短路电流I_(sc)、最大功率点电压U_m、最大功率点电流I_m和最大功率点功率P_m这5个太阳电池输出特性参数之间的联系,并在Matlab/Simulink平台上搭建对应的仿真模型。同时,通过温度变化对太阳电池输出特性影响的试验,说明模型的有效性。试验结果表明基于MPPT算法的太阳电池模型相较于基于外特性的仿真模型计算结果误差率更低,但计算过程更复杂。     

临近空间太阳电池模型修正与发电量预测研究

由于在飞行过程中,温度、辐照度和倾角变化都会对临近空间飞行器上太阳电池的输出功率及效率产生影响,该文利用太阳光模拟器及薄型晶体硅太阳电池,进行多组测量实验,得到在不同温度、辐照度和倾角条件下,太阳电池的短路电流、开路电压等参数,并通过与模型仿真结果进行对比,对已有太阳电池电模型进行修正,得到更接近真实飞行工况的临近空间飞行器用薄型晶体硅太阳电池的模型。最后,基于修正后的模型通过仿真对太阳电池阵列在临近空间的全天发电功率变化趋势进行预测,可为临近空间飞行器用太阳电池阵列设计与功率预测提供重要参考。     

测量太阳电池结品质因子的新方法

本文报道了借助太阳电池在光照下的J—V曲线测试结品质因子的新方法。对高效率太阳电池,该方法不用知道其它参数便可通过光照下的J—V曲线确定其结品质因子;对于低质量太阳电池,在确定结品质因子时无需知道饱和电密度。本文对具有不同串联电阻及并联电阻的太阳电池进行了分析和计算,并对不同结构的太阳电池(n~+/p,MIS以及MINP)的结品质因子进行了测试,其值在1—2之间,与理论上的预测相当吻合。