局部阴影条件下光伏阵列旁路二极管和阻塞二极管的影响和作用

本文通过分析局部阴影条件下,光伏阵列旁路二极管和阻断二极管对其输出特性的不同影响,区别出旁路和阻断二极管减小功率失配损失的效果。采用适用于建立局部阴影条件下光伏阵列电路模型的Matlab自带solar cell双二极管电路模型,代替构建复杂的数学模型。仿真试验验证了光伏电池短路电流随辐照度线性变化,旁路二极管不同配置方式对应光伏阵列输出特性变化明显,光伏电池开路电压随辐照度非线性变化且变化范围更小,阻塞二极管配置前后对应输出特性变化小。     

局部遮光条件下光伏阵列的建模与分析研究

以太阳电池的工程用模型和电路基本理论为基础,对带有旁路二极管的串联光伏组件在局部被遮挡条件下的输出电流进行了理论分析,通过引入透光因子的概念,用分段函数表示方法建立了输出电流方程,并将其拓展到建立大型光伏阵列模型之中。通过Matlab语言建立了光伏组件的Matlab计算仿真模型,分析验证了遮光面积、透光因子、光照强度及温度对光伏组件输出的影响。     

新型光伏组件旁路二极管功能实验方法分析

通过理论分析太阳能光伏组件旁路二极管功能实验遮挡测试原理,得出"遮挡电池片时旁路二极管不一定导通"这一结论。结合目前常见的4种内部电路结构光伏组件旁路二极管功能实验的实验数据,总结出判断旁路二极管导通的方法。通过进一步研究实验结果,发现遮挡不同电池片得到不同情况的I-V曲线,这一结论有助于通过遮挡电池片反向推导光伏组件内部电路结构。     

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。     

局部遮挡情况下光伏组件的仿真研究

在传统光伏组件工程模型的基础上加入了反向模型,以MATLAB软件为基础,以光伏组件为单元进行串、并联,详细解释了热斑效应的成因,分析了光伏组件在局部遮挡条件下不接旁路、阻塞二极管和接入两种二极管后的输出特性。仿真结果验证了旁路、阻塞二极管在光伏发电系统中的重要性,为配置光伏阵列和寻找更优的MPPT技术提供了理论依据。     

遮挡下光伏组件中旁路二极管的研究

以太阳能电池的数学模型理论为基础,通过求解标准条件(STC)下光伏组件的数学模型5参数,得到无遮挡条件下光伏组件的输出特性,当光伏组件受到遮挡时,内部并联旁路二极管的导通与阻断使其输出I-U特性曲线发生变化且呈阶梯状。针对光伏组件内旁路二极管导通个数不同进行了实验研究,分析了旁路二极管导通个数不同条件下,光伏组件输出特性的电压特征及导数的变化,结合正常和遮挡条件下光伏组件的输出I-U特性,最后得到了有效的判断旁路二极管导通个数不同的算法,为光伏系统的遮挡研究提供了方法。     

基于Bezier函数的光伏电池建模

以单二极管电路模型为基础,推导了仅包含串、并联电阻和二极管品质因子的光伏电池三参数数学模型,并对其进行迭代法求解,利用求解结果对光伏电池输出I-U(电流-电压)曲线的关键点进行灰色关联度分析,确定了串、并联电阻和二极管品质因子是影响曲线特性的主要因素。在此基础上,提出了光伏电池的Bezier函数建模方法,该方法利用最大功率点代替难以获取的串、并联电阻和二极管品质因子等参数,结合开路电压和短路电流点,借助二阶Bezier函数对光伏电池的输出特性进行拟合。在标准测试条件下对2种不同光伏组件进行建模仿真,将仿真结果与实测结果进行对比,结果验证了所建模型的有效性。讨论了任意条件下Bezier函数在光伏电池输出特性曲线拟合中的应用,以为光伏电池的建模提供参考。     

考虑旁路二极管故障的光伏组件数学建模及功率特性分析研究

在光伏组件中引入旁路二极管是目前解决组件中电流失配问题的主要手段，但是当旁路二极管故障时，不仅会导致光伏组件的功率损失，极端情况下还会引发火灾。考虑到目前针对旁路二极管故障尚缺乏有效的检测手段，本文根据光伏组件中旁路二极管的工作原理和热特性，建立了一种考虑旁路二极管的光伏组件数学模型，分析了旁路二极管故障时光伏组件的输出特性；最后，搭建了并网光伏系统模型，分析了旁路二极管损坏对光伏系统最大功率跟踪控制的影响，为光伏系统故障诊断提供了理论依据。     

部分阴影下光伏阵列功率输出多峰特性研究

搭建了基于Matlab的考虑雪崩击穿效应的光伏电池模型,分析了不同的光照条件对光伏电池正反向输出特性的影响。分析了部分阴影遮挡条件下热斑效应形成的原因。以电池串、并联和及组件串、并联的输出特性为基础,从理论和试验仿真上得出了光伏阵列功率输出的多峰特性产生的原因。此外,在部分阴影遮挡条件下,对比分析和验证了旁路二极管及阻塞二极管的加入,能够减少阵列的功率损失。     

光伏电池运行失配模式及特性分析

为避免功率失配损失,太阳能模组一般都配置二级管提供一个能量散逸的途径.文中采用牛顿-拉夫逊非线性迭代算法分别通过配置旁路和阻断二极管对比分析了不同辐射下太阳能模组的串、并联模型.研究表明:旁路二极管的配置可以补偿正向导通电流;而阻断二极管的配置可以在模型并联时给受阴影影响的模块提供电压补偿.两种失配模式下的改进措施不仅提高了电路的运行特性,还降低了失配带来的功率损失.     

基于光伏集成变换器的发电系统工作机理研究

对于光伏阵列部分阴影问题,提出由光伏组件和与其并联的双向反激变换器组成的光伏组件集成变换器(PVMIC),并由PVMIC组成新型光伏发电系统。针对PVMIC的睡眠、馈能、旁路二极管、DC module4种工作模式进行分析,深入研究了各种工作模式的运行条件,使得新型光伏发电系统可以根据运行条件选择不同的工作模式,保证系统始终工作在最优状态,所以该系统即使在阴影条件下也具有较高的系统转换效率和更大的光伏阵列输出功率。通过仿真和实验验证了其解决阴影问题的可行性。     

光伏组件热斑耐久试验方法探讨

热斑耐久试验是光伏组件最关键的测试项目之一,与光伏组件的发电性能和使用寿命密切相关.对没有旁路二极管保护的光伏组件进行了热斑耐久试验研究,针对试验过程中电池片选择和所选电池片遮光面积的确定等技术难点展开讨论,对规范热斑耐久试验的测试过程具有一定的指导意义.     

复杂阴影条件下光伏阵列的建模与仿真分析

在单块光伏电池模型及其物理接口设计基础上,采用串并联旁路二极管和防逆二极管的方式,提出了适用于任意阴影条件的光伏阵列的建模方法。在此基础上对各种阴影情况进行了仿真分析,验证了旁路、防逆二极管在光伏发电系统中的重要性,并总结了在复杂阴影作用下光伏阵列的输出特性变化规律。最后通过一个实际光伏工程验证了所建模型的可行性与实用性。     

复杂光照环境下光伏阵列输出特性研究

为解决复杂光照环境下集中式光伏阵列最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)的问题,采用太阳能光伏组件的电流方程以及电路分析的原理,对串、并联光伏组件的输出过程进行理论推导,总结出集中式光伏阵列处于复杂光照环境下的输出特性,建立1种复杂光照环境下集中式光伏阵列输出特性的仿真模型.通过计算机仿真以及系统实验,对集中式光伏阵列的输出特性曲线进行分析,仿真、实验结果与理论分析保持一致.     

基于光伏阵列建模的阴影多峰值电压估算

局部阴影条件下,由于旁路二极管和阻塞二极管的作用,光伏阵列的功率-电压输出特性存在多个局部峰值和一个最大功率点,增加了阵列建模和最大功率点跟踪的复杂性。为了提高光伏系统的工作效率,对阴影条件下阵列建模,分析多峰值的分布规律具有重要意义。该文建立了阴影条件下光伏阵列的通用模型,并据此提出了一种基于模型的阴影多峰值电压估算方法。在不同阴影条件下,将估算的峰值电压与实际峰值电压比对,证明了所提方法的可行性,且具有较高的精度。     

局部阴影条件下光伏阵列的串联特性分析

以光伏组件的双二极管模型为基础对串联输出特性进行了系统分析,包括分析比较有、无旁路二极管的串联特性、热斑成因,旁路二极管作用机理和不同连接方式以及等效串联结构的光照平衡的影响。结果表明,局部阴影使光伏阵列的I-U曲线呈阶梯状、P-U曲线呈现多峰;旁路二极管抑制热斑作用明显,其重叠和不重叠连接方式效果不同,重叠区的阴影可增大最大输出电流,且最大输出电流与遮阴程度正相关;多个光伏电池元共用一个旁路二极管可有效减少多峰数;等效串联结构的光照平衡可以消除阴影影响。     

局部阴影条件下光伏电池建模与输出特性仿真

针对目前所提出的局部阴影条件下光伏电池数学模型比较复杂,在仿真中应用较为困难的问题,对均匀光照条件下的工程用数学模型进行改进,使之在Matlab软件仿真中可搭建出带有物理接口的模型,无需进一步理论推导,只要正常串并联就可实现任意环境下任意规模光伏阵列的仿真。利用该模型分别对局部阴影条件下的光伏组件、4组件串联阵列及{4×4}光伏阵列进行仿真,通过输出特性的对比,探究了光伏组件的串联与并联结构对其输出功率的影响,为光伏系统的设计提供参考。     

考虑随机阴影影响的光伏阵列失配运行特性

目前为了减少功率失配损失,一般太阳能模组串联时都配置旁路二极管以提供一个能量散逸的途径;而在并联运行前,还将配置阻断二极管以防止功率逆向传送。本文基于上述新配置条件重点考察了随机阴影导致的光伏阵列运行失配特性,并比较了不同串并联模式下的阵列抗失配能力。研究结果表明:由于多辐射强度导致功率曲线多峰走向的趋势,常规单调MPPT算法可能因只检测到伪极大值点而失效;其次,局部辐射强度导致的"门槛效应",即局部阴影的变化并不一定对全局功率输出有影响;最后,为了相对提高输出功率,提出全阵列设计时应优先考虑并联的建议。     

高能效直流模块式光伏发电系统性能评估

在住宅和建筑集成应用中，光伏发电系统易受局部阴影和光照条件不同引起的光伏组件电气参数失配的影响，导致系统的能量转化效率较低，甚至可能形成热斑，损坏组件。为了提高光伏发电系统在阴影和失配条件下的能效，保护光伏模组，本文提出了一种基于并联直流模块的光伏发电系统结构，并与已有的串联直流模块和旁路直流模块式光伏发电系统进行了比较分析，综合评估了3种高能效直流模块式光伏发电系统的性能和特点。     

光伏发电运行失配机理及特性分析

受天气、安装位置等因素影响,光伏发电系统中的太阳能电池组串会出现光照强度不均,引发功率失配,导致发电功率损耗增大乃至热斑效应问题.为解决这一问题,开展太阳能电池的精细化建模,深度挖掘分析太阳能电池串、并联组串的失配机理,进而提出采用串联太阳能电池加旁路二极管、并联太阳能电池加阻断二极管的太阳能电池组串功率失配解决方案,...