太阳能电池的双二极管数学模型的简化_牛芳芳

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1、太阳能电池的双二极管数学模型的简化牛芳芳D0l:10.16628/j.cnki.2095-8188.2012.04.017•分布式电源•低压电器（2012NO.4）太阳能电池的双二极管数学模型的简化牛芳芳，苏建徽，耿爱玲（合肥工业大学能源研究所，安徽合肥230009）摘要：介绍了一种简化的太阳能电池双二极管数学模型。在光伏系统的应用牛芳芳（1962—），女，硕士研究生，研究方向为电力电子与电力传动。中，尤其是在低照度条件下，双二极管模型能够更加准确地预测太阳能电池的性能。为简化了电流方程，只需四个参数即可计算。提出了一种高效

2、的了减少该模型的计算量，并在Matlab中进行了仿真验证。仿真结果表明，迭代方法计算串联电阻和并联电阻，U特性。该模型能较好地符合太阳能屯池的I-关键词：太阳能电池；数学模型；简化；仿真屮图分类号：TM914.4文献标志码：B5531(2012)04-0027-04文章编号：1001-SimplificationofTwo-DiodePhotovoltaicCellModelNIUFangfang,SUJianhui,GENGAiling(EnergyResearchlnstitute,HefeiUniversityofTe

3、chnoIogy,Hefei230009,China)Abstract：Thispaperpresentedasimplifiedtwo-diodemodeltorepresentthephotovoltaic(PV)cell.Thetwo-diodemodelisknowntohavebetteraccuracyatlowirradiancelevelwhichallowsforamoreaccuratepredictionofPVsystemperformance.Toreducecomputationaltime，th

4、ecurrentequationissimplified，whichrequiresonlyfourparameters.ThevaluesofRPandRSareestimatedbyanefficientiterationmethod.Furthermore,themodelissim-ulatedinMatlab.Thesimulationresultsshowthatthemodelwellagreeswiththel-UpropertyofPVcells.Keywords：Photovoltaic(PV)cell；

5、modeling；simplification；simulation0引言即可计算出其特性曲线，更加适合实际应用。作为最重要的可再生能源之一，太阳能发电在许多领域己被广泛使用。在太阳能发电系统的设计中，太阳能电池的特性是影响系统性能的重要因素，由于太阳能电池成本昂贵，且不便于试验，太阳能光伏电池的数学建模就变得十分重要。在一般的工程应用中，太阳能光伏电池主要故实际中采用单二极管模型。由于其计算简单，应用广泛。但该等效电路准确性较低，尤其在低照度情况下，与双二极管模型相比，不能精确地表[1]示光伏电池的特性。本文在一般的双二极

6、管模型基础上，对其进使其能够利用太阳能电池的既有参数，行了简化，11.1太阳电池的数学建模单二极管模型传统的单二极管数学模型如图1所示。可得U特性曲线[2]，太阳能电池的I-有l=lpv—lOexp[(U+IRsU+IRs-1-(1)RpaUT)]图1单二极管模型电路苏建徽(1968—)，男，博士生导师，研究方向为电力电子与电力传动。耿爱玲(1985—)，男，硕士研宄生，研宄方向为电力电子与电力传动。-27-低压电器(2012NO.4)•分布式电源•式中I太阳能电池的输出电流U太阳能电池的输出电压Ipv太阳能电池的光生电流1

7、0反向饱和电流UT二极管的端电压a二极管的理想化系数Rs串联等效电阻Rp并联等效电阻式中同时，△T=T-TstcUTl=UT2=KT/qT环境温度G太阳能电池表面的辐射强度(4)(5)KI短路电流温度系数，由厂商提供K波尔兹曼常数(=1.380X10—23J/K)q电子电荷(=1.608X10—19°C)Tstc(25°C)与Gstc(1000W/m2)分别为标准测试条件下的环境温度和辐射强度。2.1反向饱和电流的推导不同环境条件下的单二极管模型屮反向饱和电流的计算公式为(Isc+KIAT)exp[(Uoc+KVAT)/aU

8、T]—1(6)该模型忽略了PN结耗尽区的复合饱和电[3]流。这对予太阳能电池模型的精确性有着很大的影响。1.2双二极管模型太阳能电池的双二极管模型等效电路如图2所示OKV为开路电压温度系数，可在厂商提供的数据手册中得到。而在双二极管模型屮，可得两个图2双二极管模型电路二极管的反向饱和电流，