基于Simulink光伏電池建模及其輸出特性仿真研究

趙樂　張彥曉

摘 要： 研究光伏電池物理模型，利用Matlab/Simulink平臺，搭建其動態仿真模型。該模型可以模擬變化的光伏參數、光照強度、環境溫度，能夠模擬外界環境下的I?U、P?U特性曲線，快速輸出動態響應下光伏發電功率。仿真結果得到了光伏電池的輸出特性呈非線性，且可用于對光伏系統的動態仿真研究，證明該仿真模型的合理性與實用性，同時為優化光伏發電能效、搭建光伏系統組提供良好的理論依據和仿真基礎。

關鍵詞： 光伏電池； Matlab仿真； 輸出特性； 建模

中圖分類號： TN710?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）10?0156?02

Abstract： Physical model of PV cell array was researched. Matlab/Simulink platform was used to build its dynamic simulation model. The model can be used to simulate the change of the photovoltaic parameters， light intensity， ambient temperature， characteristic curves of I?U and P?U in external environment， and photovoltaic power generation rate in fast output dynamic response. The simulation results indicate that the output characteristics of photovoltaic cells are nonlinear， and the model can be applied to the dynamic simulation research of the PV system. The rationality and practicability of the simulation model were proved by the results. With the model， a theoretical foundation and a simulation base were provided for the optimization of photovoltaic power generation efficiency and set?up of photovoltaic systems group.

Keywords： photovoltaic cell；Matlab Simulation；output features；modeling

太陽能光伏發電的技術和產業不僅是當今世界能源的一個重要補充，同時更具備成為未來主要能源來源的巨大潛力。太陽能光伏電池的輸出特性是光伏發電系統研究中的重要的問題[1?2]。由于太陽能電池將光能轉換成電能的效率受光照強度和環境溫度的影響，因此，運用Matlab/Simulink搭建通用的太陽能電池模型，研究外界環境變化對光伏電池輸出特性的影響，是很有必要的。

1 光伏電池數學模型

4 結 語

為更好的設計光伏發電系統，對光伏電池輸出特性進行了深入的分析，使光伏控制系統能夠更好的配合實驗，從而獲得最佳的發電效果提高效率。本文首先從原理分析了光伏電池，通過其根本原理同時結合光伏電池數學模型，在Matlab/Simulink仿真環境下建立了具有一定通用性的光伏電池Simulink動態模型。并且從仿真結果中可以看出，在任意環境下，該模型能夠很好的模擬系統輸出特性。建立的作為光伏發電系統關鍵部件的光伏電池模型，為研究光伏發電的能效優化方法、指導理論研究和我國光伏發電系統設計都提供了重要的基礎保證和良好的研發平臺。

參考文獻

[1] 清華大學建筑節能研究中心.中國建筑節能年度發展研究報告2009[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.

[2] 孔娟.太陽能光伏發電系統的研究[D].青島：青島大學，2006.

[3] 沈輝.太陽能光伏發電技術[M].北京：化學工業出版社，2005.

[4] 趙爭鳴.太陽能光伏發電及其應用[M].北京：科學出版社，2006.

[5] 張禮勝，李全.基于模糊控制的光伏電池MPPT的設計[J].現代電子技術，2009，32（15）：165?167.

[6] 崔容強.并網型太陽能光伏發電系統[M].北京：化學工業出版社，2007.

[7] 陳桂蘭，孫曉.光伏發電系統最大功率點跟蹤控制[J].電子技術應用，2001，27（8）：33?35.

[8] JOACHIM Benemann. Building?integrated PV modules [J]. Solar Energy Materials & Solar Cells， 2001， 67： 345?354.

[9] KIM Tae Yeop， AHN Ho?Gyun， PARK Seung Kyu， et al. A novel maximum power point traeking control for photovoltaic power system under rapidly changing solar radiation [C]// Proceedings of IEEE International Symposium on Industrial Electronics. Pusan： IEEE， 2001， 2： 1011?1014.

[10] 鐵道部.TB10039?2012 鐵路光伏發電系統及應急柴油發電站技術規范[S].北京：中國鐵道出版社，2012.

摘 要： 研究光伏電池物理模型，利用Matlab/Simulink平臺，搭建其動態仿真模型。該模型可以模擬變化的光伏參數、光照強度、環境溫度，能夠模擬外界環境下的I?U、P?U特性曲線，快速輸出動態響應下光伏發電功率。仿真結果得到了光伏電池的輸出特性呈非線性，且可用于對光伏系統的動態仿真研究，證明該仿真模型的合理性與實用性，同時為優化光伏發電能效、搭建光伏系統組提供良好的理論依據和仿真基礎。

關鍵詞： 光伏電池； Matlab仿真； 輸出特性； 建模

中圖分類號： TN710?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）10?0156?02

Abstract： Physical model of PV cell array was researched. Matlab/Simulink platform was used to build its dynamic simulation model. The model can be used to simulate the change of the photovoltaic parameters， light intensity， ambient temperature， characteristic curves of I?U and P?U in external environment， and photovoltaic power generation rate in fast output dynamic response. The simulation results indicate that the output characteristics of photovoltaic cells are nonlinear， and the model can be applied to the dynamic simulation research of the PV system. The rationality and practicability of the simulation model were proved by the results. With the model， a theoretical foundation and a simulation base were provided for the optimization of photovoltaic power generation efficiency and set?up of photovoltaic systems group.

Keywords： photovoltaic cell；Matlab Simulation；output features；modeling

太陽能光伏發電的技術和產業不僅是當今世界能源的一個重要補充，同時更具備成為未來主要能源來源的巨大潛力。太陽能光伏電池的輸出特性是光伏發電系統研究中的重要的問題[1?2]。由于太陽能電池將光能轉換成電能的效率受光照強度和環境溫度的影響，因此，運用Matlab/Simulink搭建通用的太陽能電池模型，研究外界環境變化對光伏電池輸出特性的影響，是很有必要的。

1 光伏電池數學模型

4 結 語

為更好的設計光伏發電系統，對光伏電池輸出特性進行了深入的分析，使光伏控制系統能夠更好的配合實驗，從而獲得最佳的發電效果提高效率。本文首先從原理分析了光伏電池，通過其根本原理同時結合光伏電池數學模型，在Matlab/Simulink仿真環境下建立了具有一定通用性的光伏電池Simulink動態模型。并且從仿真結果中可以看出，在任意環境下，該模型能夠很好的模擬系統輸出特性。建立的作為光伏發電系統關鍵部件的光伏電池模型，為研究光伏發電的能效優化方法、指導理論研究和我國光伏發電系統設計都提供了重要的基礎保證和良好的研發平臺。

參考文獻

[1] 清華大學建筑節能研究中心.中國建筑節能年度發展研究報告2009[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.

[2] 孔娟.太陽能光伏發電系統的研究[D].青島：青島大學，2006.

[3] 沈輝.太陽能光伏發電技術[M].北京：化學工業出版社，2005.

[4] 趙爭鳴.太陽能光伏發電及其應用[M].北京：科學出版社，2006.

[5] 張禮勝，李全.基于模糊控制的光伏電池MPPT的設計[J].現代電子技術，2009，32（15）：165?167.

[6] 崔容強.并網型太陽能光伏發電系統[M].北京：化學工業出版社，2007.

[7] 陳桂蘭，孫曉.光伏發電系統最大功率點跟蹤控制[J].電子技術應用，2001，27（8）：33?35.

[8] JOACHIM Benemann. Building?integrated PV modules [J]. Solar Energy Materials & Solar Cells， 2001， 67： 345?354.

[9] KIM Tae Yeop， AHN Ho?Gyun， PARK Seung Kyu， et al. A novel maximum power point traeking control for photovoltaic power system under rapidly changing solar radiation [C]// Proceedings of IEEE International Symposium on Industrial Electronics. Pusan： IEEE， 2001， 2： 1011?1014.

[10] 鐵道部.TB10039?2012 鐵路光伏發電系統及應急柴油發電站技術規范[S].北京：中國鐵道出版社，2012.

摘 要： 研究光伏電池物理模型，利用Matlab/Simulink平臺，搭建其動態仿真模型。該模型可以模擬變化的光伏參數、光照強度、環境溫度，能夠模擬外界環境下的I?U、P?U特性曲線，快速輸出動態響應下光伏發電功率。仿真結果得到了光伏電池的輸出特性呈非線性，且可用于對光伏系統的動態仿真研究，證明該仿真模型的合理性與實用性，同時為優化光伏發電能效、搭建光伏系統組提供良好的理論依據和仿真基礎。

關鍵詞： 光伏電池； Matlab仿真； 輸出特性； 建模

中圖分類號： TN710?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）10?0156?02

Abstract： Physical model of PV cell array was researched. Matlab/Simulink platform was used to build its dynamic simulation model. The model can be used to simulate the change of the photovoltaic parameters， light intensity， ambient temperature， characteristic curves of I?U and P?U in external environment， and photovoltaic power generation rate in fast output dynamic response. The simulation results indicate that the output characteristics of photovoltaic cells are nonlinear， and the model can be applied to the dynamic simulation research of the PV system. The rationality and practicability of the simulation model were proved by the results. With the model， a theoretical foundation and a simulation base were provided for the optimization of photovoltaic power generation efficiency and set?up of photovoltaic systems group.

Keywords： photovoltaic cell；Matlab Simulation；output features；modeling

太陽能光伏發電的技術和產業不僅是當今世界能源的一個重要補充，同時更具備成為未來主要能源來源的巨大潛力。太陽能光伏電池的輸出特性是光伏發電系統研究中的重要的問題[1?2]。由于太陽能電池將光能轉換成電能的效率受光照強度和環境溫度的影響，因此，運用Matlab/Simulink搭建通用的太陽能電池模型，研究外界環境變化對光伏電池輸出特性的影響，是很有必要的。

1 光伏電池數學模型

4 結 語

為更好的設計光伏發電系統，對光伏電池輸出特性進行了深入的分析，使光伏控制系統能夠更好的配合實驗，從而獲得最佳的發電效果提高效率。本文首先從原理分析了光伏電池，通過其根本原理同時結合光伏電池數學模型，在Matlab/Simulink仿真環境下建立了具有一定通用性的光伏電池Simulink動態模型。并且從仿真結果中可以看出，在任意環境下，該模型能夠很好的模擬系統輸出特性。建立的作為光伏發電系統關鍵部件的光伏電池模型，為研究光伏發電的能效優化方法、指導理論研究和我國光伏發電系統設計都提供了重要的基礎保證和良好的研發平臺。

參考文獻

[1] 清華大學建筑節能研究中心.中國建筑節能年度發展研究報告2009[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.

[2] 孔娟.太陽能光伏發電系統的研究[D].青島：青島大學，2006.

[3] 沈輝.太陽能光伏發電技術[M].北京：化學工業出版社，2005.

[4] 趙爭鳴.太陽能光伏發電及其應用[M].北京：科學出版社，2006.

[5] 張禮勝，李全.基于模糊控制的光伏電池MPPT的設計[J].現代電子技術，2009，32（15）：165?167.

[6] 崔容強.并網型太陽能光伏發電系統[M].北京：化學工業出版社，2007.

[7] 陳桂蘭，孫曉.光伏發電系統最大功率點跟蹤控制[J].電子技術應用，2001，27（8）：33?35.

[8] JOACHIM Benemann. Building?integrated PV modules [J]. Solar Energy Materials & Solar Cells， 2001， 67： 345?354.

[9] KIM Tae Yeop， AHN Ho?Gyun， PARK Seung Kyu， et al. A novel maximum power point traeking control for photovoltaic power system under rapidly changing solar radiation [C]// Proceedings of IEEE International Symposium on Industrial Electronics. Pusan： IEEE， 2001， 2： 1011?1014.

[10] 鐵道部.TB10039?2012 鐵路光伏發電系統及應急柴油發電站技術規范[S].北京：中國鐵道出版社，2012.