太阳能光伏模块电气特性的数学建模与仿真

吴成坤（新疆大全新能源有限公司,新疆石河子832000）

太阳能光伏模块电气特性的数学建模与仿真

吴成坤
（新疆大全新能源有限公司,新疆石河子832000）

随着国内太阳能光伏行业的持续发展与技术上的重大突破，致使太阳能光伏产业呈现爆发式的增长，不过现阶段国内并没有较为领先的技术以及强有力的经济竞争力，国内太阳能光伏产业浮沉于全球激烈的市场竞争中。本文分析了太阳能光伏模块电气特性的数学建模与仿真，并验证其光伏模块的数学模型正确性，为未来的光伏并网研究提供可靠的仿真分析数学模型。

太阳能光伏；模块电气；数学建模；仿真分析

0　前言

可再生能源运用的主要形式就是太阳能光伏发电，太阳能光伏模块关键是依赖于电力的对应变换器把太阳能源充分转化成电能，并有效的用在负载供电中，电气特性是电力变换器设计的关键点。太阳能电池的温度及太阳自然光照以及其相关负载阻抗直接关系着光伏模块电气特性，掌握这些相关特性能够有助于光伏并网发电设计，促使其太阳能电池以及电网并联有效的供电给用户。

1　太阳能光伏模块分析方式

（1）通常太阳能常规性测试条件会被定义成二十五摄氏度的太阳能电池温度，太阳能辐射量是在1000瓦m2左右以及其对应空气质量应该是在1.5大概，可以说太阳能相关模块系数均是基于常规测试条件之下再经由太阳能模块板所提供的能量。

（2）现阶段所应用的对应光伏电池等效率电路实际运用及操作是要依据对应要求功率级别以及其电压级别，从而把不同光伏电池实行一定程度的串联，再构成光伏模块以及非常整齐的队列。光伏电流对应数值应该比其光伏电池所受电面积大，并且其对应的光照强度也较大。光伏电流所输出的负荷电流是其对应的暗电流，其相关开路电压是外负荷电流，对应的串联电阻是其分流电阻。如图1所示，光伏电池等效电路模型简示图。

2　太阳能光伏的模块特征曲线

2.1I-V曲线

光伏模块的对应电流及电压曲线之间的光伏模块较大输出功率均是采用长方形来表示的，在其对应的拐点位置相关电压以及电流和为其最大功率位置。若是其光伏模块在运作时，其相关最优化电流以及电压可以合理的为其对应负荷提供最大功率，利用填充数据对其最大的功率，和其太阳能光伏模块对应开路电压及短路电流展开实际性描述，把其定义的最大功率标记为相关覆盖面积及对应面积乘积比值。在光伏模块设计时应该重点考虑其填充参数。如图2所示，光伏模块I-V曲线简示图。

2.2R-V曲线

光伏模块的内部阻抗计算表达是为：

太阳能光伏模块内部往往会存在着内部阻抗以及电流的对应曲线特征，若是在光伏模块电压是对应的最优电压时，这时光伏模块内部电阻可以说是最大的；若是及对应的负荷电阻进行匹配可以达到大功率传输。在对应光伏电压超出模块的内部传输功率，那么其模块内部的对应阻抗会降低，若是其对应模块是处在开路情况下，这时的模块阻抗是最小的。因此其对应光伏模块R-V曲线是最关键的光伏模块设计曲线。

3　仿真分析

（1）再展开光伏模块仿真分析时应该将其对应光伏模块光照及电池温度分别模拟，并使用对应电流表对相关模块电流实行一定程度输出，再用电压表将其电压进行测量，分别使用电压及电流乘法器来展开模拟功率显示，光伏模块仿真应该使用输入口对应电压展开数据扫描，再进行光照强度以及温度不定的模拟，进而能够充分的分析出处在不同强度光照之下的对应光伏模块相关电流输出会随着电压的改变而改变。

（2）电压的相关端口设计应该把对应电压设置在25伏，再对其相关的电压展开深层扫描，促使其电压可以从400伏持续增长至1000伏，这样能够得到光伏模块同一温度及光照之下的相关电流及输出功率对应特征。

（3）伴随着对应光照的提升其输出电流以及功率也在持续的提升，最大的功率也实现了最大数值。输出的对应电压从零持续升到最大，在其输出的电流不变时所输出的功率会随着对应电压的变化而变化，若是其输出电压处于最大数值则其功率会逐渐的降低。（4）在设计其相关电压端口时应该把对应电压设置为1000伏，并对其输入端口相关电压实行设计，在接下来就是要扫描其对应参数，促使其对应电压在最小值增长到最大数值，以得到光伏模块同一温度及光照下对应电流以及其功率特征。

4　结语

本文的光伏模块数学模型仿真是基于太阳电池的对应温度及光照强度为其变量，来呈现的高度非线性函数，来合理的计算出光伏模块对应电气特征。其相关的短路、开路电流，还有电流温度相关数据以及电路电压温度数值，在常规测试条件之下的对应定额数据，还要合理的考虑不同温度及光照之下的光伏特性干扰，这些对光伏模块特性掌握都是十分关键的，特别是规模不大的电压区域上的变频器设计，这时就极为需要光伏模块电压特性，才能实现较为合理的计算以及方针技术，能够充分的实现最大化转化成果。

对于时常运用的光伏电池等效率电路的运用以及操作是务必要依据其对应要求功率级别及电压级别，充分的把不同光伏电池实行一定程度的串联，进而构成光伏模块以及较为整齐的队列。在这过程中对应的光所生成的电流数值会比光伏电池受电面积大，并且其光照的强度也是较大的。

电压的端口设计应该把对应电压设置为25伏，在将其电压实行深层扫描来促使其电压在400伏升至1000伏，这样就可以得到光伏模块同一温度及光照条件之下的对应电流以及输出功率特性。

[1]沈重.对太阳能光伏电站设计影响因素的分析[J].黑龙江科学,2013(10).