基于s函数的实用光伏模块matlab仿真模型

《基于s函数的实用光伏模块matlab仿真模型》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于S函数的实用光伏模块Matlab仿真模型第25卷第4期2008年12月广东工业大学学报JournalofGuangdongUniversityoiTechnologyV01.25NO.4December2oo8基于S函数的实用光伏模块Matlab仿真模型王锋，张淼，张孑盾(广东工业大学自动化学院，广东广州510090)摘要:基于光伏模块的数学模型，在Matlab仿真环境下，利用S函数构建了实用的光伏模块仿真模型•利用该模型，可以模拟实际光伏模块产品在不同太阳辐射强度，环境温度下的，—和P-V特性.该模型可直接用于光伏发电系统的动态仿真研究，仿真结

2、果证明了所建模型的合理性和实用性.关键词:光伏模块;S函数;仿真模型中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编#:1007-7162(2008)04-0069-04太阳能是当今发展速度最快的新能源之一，从20世纪90年代末期以来，太阳能光伏发电产甜每年以约30%的速度增长.我国光伏发电的地面应用始于1973年,20世纪90年代以来,我国光伏电池的用量每年在以20%以上的速度增长…J.太阳能光伏发电将是21世纪人类社会发展的一个重要领域.太阳能光伏电池造价昂贵，如果在研发阶段采用真实的光伏电池阵列进行试验，将会产生试验成本高，需要大量空旷场地和对日

3、照,自然气候依赖性强等系列的问题，不利于初期研究.对于光伏电池的仿真建模，目前已有较多的研究，文献⑵建立了光伏电池单体的模型，文献⑶建立了光伏阵列的模型，但其模型较为简单，不能很好地反映光伏模块的特性,并且它们都未能针对实际的光伏模块进行建模.因此,建立一个能模拟实际光伏模块的仿真模型，能大大节约试验成本，加快光伏发电系统的研发速度.1光伏模块的数学模型单体太阳能电池的输出电压，电流和功率都很小，一般来说电压只有0.5V左右,输出功率只有1〜2W,不能满足作为电源应用的要求.为提高输出功率，需要将多个单体电池封装成光伏模块，再将多个光伏模块组成光伏阵

4、列，然后以光伏阵列的方式进行输电.本文用于Matlab建模的光伏模块的数学模型为„nn—dv„,=.X11—ClX(e—lll+di,(l)其中：c=(l-)Xe糕,(2)c=(-)XInl一),(3)d=XRXdt+(—l)X,s,(4)dv=—bXdt—RsXdi,(5)dt=Tc一.f.(6)其屮,R,分别为光伏电池的太阳辐射强度和温度参考值,一般取为lkw/m,25°C・在此参考条件下,各参数的含义如下：O：电流变化温度系数,A/%;b:电压变化温度系数,V/°C;:光伏阵列的串联电阻，它受光伏组件的串并联数影响，-•般只有几欧姆;Is:短路

5、电流，A;vo:开路电压,V;,:最大功率点电流,A;Vm:最大功率点电压,V;vo・：光伏模块的工作电压,V;,:光伏模块的工作电流,A;Tc:当前环境温度,oC;R:当前太阳辐射强度,kw/m.2光伏阵列仿真模型基于上述数学模型，木文利用Matlab环境中的SimulinkI具，结合S函数J,建立了光伏模块的仿真模型如图1所示,为当前环境温度输入R为当前太阳辐射强度输入，•为光伏模块的工作电压,,为光伏模块电流输出（MPPT致能吋，为最大功率点电流）,U…为最大功率点电压输出,GND为接地点•图2为该仿真模型的内部结构,其中,PV—Module—

6、sfun模块为5函数，用以确定任意太阳辐射和环境温度下光伏模块的，一关系和进行光伏模块的最大功率追踪（MPPT）;MPPTselect模块用以信收稿日期:2008—03—20作者简介:王锋（1982一），男，硕士研究生，主要研究方向为电力电子系统及电能质量控制70广东工业大学学报第25卷号转换及是否选择MPFF输出PVModule图1光伏模块仿真模型*）-——"lol,PV_ModulesfunI?,nGND尺S.Function-.}图2光伏模块仿真模型内部结构S函数的部分代码如下：functionsys=mdlOutputs(t,x,tl,Isc

7、,Im,Voc,Vm)a=0.015:b=0.7:Rs=2:C2=(Vm/Voc?l)/log(l一Im/Isc);C1=(1一lm/Isc):l:exp(-Vnr/C2^Voc);dt=u(l)-25;%Tref=25di=(a:I:u(2)/1000):}:dt+(u(2)/1000—l)Isc:%Rref=1000dv=.bdt.Rs:l:di:I=Isc:l:(l一Cl(exp((u(3)—dv)/C2/Voc)・l))+di;%MPPTasfollowskl:0.001:%voltagesearchstepsizeul=u(3);%init

8、voltagepl=ul:l=(Isc:l:(l一Cl(exp((ul一dv)/C2/Voe)—l))+di