光伏模擬電源的仿真設(shè)計(jì)

【摘要】鑒于太陽能電池板成本投入高、占地面積大和易受環(huán)境光照影響等特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)將嘗試建立一種能夠模擬光伏電池輸出特性的計(jì)算機(jī)仿真模型，用以代替太陽能電池板進(jìn)行光伏試驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】光伏電池；大功率；特性曲線；模擬電源；仿真

1、光伏電池的數(shù)學(xué)模型方程

為了建立光伏電池的仿真模型，首先應(yīng)考慮對象的基本特征方程，由于本次設(shè)計(jì)的基本思路是實(shí)現(xiàn)光伏電池的功率特性，故選擇光伏電池的I-V特性方正作為本次設(shè)計(jì)的基本數(shù)學(xué)模型，如下式：

由于光伏電池的基本數(shù)學(xué)方程較為復(fù)雜，為了降低設(shè)計(jì)難度，優(yōu)化建模結(jié)構(gòu)，故考慮簡化掉對光伏特性影響較小的參數(shù)。而對于一個(gè)理想光伏電池而言，其等效串聯(lián)電阻Rs很小、并聯(lián)電阻Rsh很大，在進(jìn)行數(shù)學(xué)近似后，得到本次設(shè)計(jì)最終采用的I-V特性方程：

2.用PSIM搭建光伏電池仿真模型

在進(jìn)行仿真模型建立前，首先選擇恰當(dāng)?shù)姆抡嫫脚_(tái)，仿真平臺(tái)應(yīng)滿足本次設(shè)計(jì)理念，即具備結(jié)構(gòu)精簡，功能完善，仿真速度較快等優(yōu)點(diǎn)。本文所選用的仿真平臺(tái)PSIM是針對電力電子電路以及電力拖動(dòng)的軟件，其中的器件都基本采用理想模型，仿真計(jì)算速度較快，雖然不能直接分析復(fù)雜的電力電子開關(guān)過渡過程，但用戶可以建立自己的器件模型，給建模帶來了很大的靈活性，故在這次設(shè)計(jì)中選擇PSIM作為仿真平臺(tái)。

在PSIM平臺(tái)上，將光伏電池I-V特性方程利用模擬電子器件進(jìn)行電路搭建，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模塊對光照強(qiáng)度、時(shí)間、溫度、測量端口等試驗(yàn)變量進(jìn)行模擬。……