基于光伏陣列輸出特性的研究

黃春香

摘 ?要：光伏陣列是光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本部件也是核心部件，文章通過(guò)MATLAB對(duì)光伏陣列的理論結(jié)果建立仿真模型，并將仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證光伏陣列仿真模型的正確性。

關(guān)鍵詞：光伏;輸出特性;MATLAB

中圖分類(lèi)號(hào)：TM615 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2015）36-0123-02

1 ?背景概述

太陽(yáng)能是一種輻射能，它必須借助一定的能量轉(zhuǎn)換器才能轉(zhuǎn)換為電能，這個(gè)把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的半導(dǎo)體能量轉(zhuǎn)換器，就叫做光伏電池。

光伏電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，其光電轉(zhuǎn)換效率和成本對(duì)光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展具有決定性的作用。多個(gè)光伏電池單體組成的組件稱(chēng)為光伏模塊;多個(gè)光伏模塊構(gòu)成的大型裝置稱(chēng)為光伏陣列。

本文選用無(wú)錫尚德公司生產(chǎn)的STP150S-24/Ac型光伏陣列對(duì)光伏陣列輸出特性進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)研究，STP150S-24/Ac型光伏陣列由6×12片（125 mm×125 mm）單晶硅光伏電池組成。

2 ?光伏陣列仿真模型的建立

要對(duì)光伏陣列進(jìn)行動(dòng)態(tài)研究，就必須要對(duì)光伏陣列輸出特性進(jìn)行仿真模擬。在MATLAB仿真環(huán)境下光伏陣列的建模仿真有多種方法，常見(jiàn)的有借助于S函數(shù)、M函數(shù)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，利用MATLAB/SIMULINK里的模塊直接搭建等。

本文運(yùn)用SIMULINK模塊直接搭建，模塊的相關(guān)電氣參數(shù)與實(shí)際參數(shù)嚴(yán)格對(duì)應(yīng)，能準(zhǔn)確的反應(yīng)光伏陣列的輸出特性。

與其他仿真方法相比，運(yùn)用SIMULINK模塊搭建更加的直觀易懂，同時(shí)在對(duì)光伏陣列的電池結(jié)溫和光照強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行修改時(shí)無(wú)需再打開(kāi)源程序，通用性強(qiáng)。STP 150S-24/Ac型光伏陣列技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

根據(jù)表1所提供的光伏陣列技術(shù)參數(shù)，運(yùn)用MATLAB仿真軟件中的SIMULINK工具建立光伏陣列仿真模型，如圖1所示。

2 ?光伏陣列的實(shí)驗(yàn)研究

實(shí)驗(yàn)中依然采用尚德STP150S-24/Ac型光伏陣列進(jìn)行測(cè)量。在溫度為30 ℃左右，天氣晴朗的情況下，將STP 150S-24/Ac型光伏陣列按照四端子接線(xiàn)法接好，對(duì)不同負(fù)載電阻下光伏陣列輸出電壓和輸出電流進(jìn)行測(cè)量，得到光伏陣列I-V特性曲線(xiàn)。

將仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，不同條件下兩波形對(duì)比如圖2、圖3所示。

3 ? 結(jié) ?語(yǔ)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果的對(duì)比不難看出，光伏陣列的仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，同一工作點(diǎn)的電流偏差不超過(guò)0.02 A，電壓偏差不超過(guò)2 V。

由于室外測(cè)量常會(huì)受到光照強(qiáng)度、光伏陣列受光照均勻程度，光伏陣列擺放角度等測(cè)試環(huán)境的影響，因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果必然存在一定的偏差。

光伏陣列的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果的一致性，不僅驗(yàn)證了文章所建光伏陣列仿真模型的正確性，同時(shí)也證明了文章對(duì)于光伏陣列理論分析的正確性，從而為下文對(duì)于光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參數(shù)選取以及仿真研究打下了很好的基礎(chǔ)。

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