光伏電池的MATLAB仿真及其特性曲線的圖像化

茹珂等

【摘 要】分析光伏電池的物理原理及其工程數學模型，同時在MATLAB仿真環境下建立太陽能電池的仿真模型。仿真中對模型本身的太陽輻射強度、環境溫度這兩個參數變化條件下的輸出特性進行了研究，得出了太陽能電池輸出特性一般規律曲線。搭建實驗平臺，對電池板的輸出特性進行實際測量，給出了測量曲線和分析，結果與仿真曲線相吻合，最后將其特性曲線動態顯示顯示屏之上，便于實際工程中了解光伏電池的工作狀態。

【關鍵詞】光伏電池；工程模型；MATLAB仿真；輸出特性曲線

【Abstract】According to the physical principle of photovoltaic cells are the engineering mathematics model， simulation model and establish the solar cell in MATLAB simulation environment. Output characteristics of changes in these two parameters of solar radiation intensity， the temperature simulation model itself is studied under the general rules， solar cell output characteristics curve of the. The experiment platform is set up， to test the output characteristic of panels， gives the measured curve and the analysis， results were in good agreement with the simulation curve， the curve of real-time display screen， understand the photovoltaic battery working state is convenient for practical engineering.

【Key words】Photovoltaic cells；Engineering model；MATLAB simulation；The output characteristic curve

0 前言

目前世界能源短缺與環境惡化的加劇使得人類加快了研究新能源的步伐。由于太陽能分布廣泛、蘊藏豐富，因此太陽能發電被認為是21世紀最重要的清潔能源[1-2]。

太陽能發電系統中太陽能電池是最重要的組件，它將太陽能轉換為可以利用的電能。由于太陽能組件的特殊性，發展太陽能發電產業的初期投資較大，且目前太陽能電池板壽命有限，因此需要提高發電以及轉換效率從中獲得更多的能量[3]。為了從中獲得更多的能量，需要針對性的對太陽能電池的特性進行分析。同時為了控制系統可以明確太陽能電池工作點位置，本文在驗證太陽能電池曲線的基礎上應用DSP2812繪制動態光伏曲線圖。同時本實驗也可用做教學，加深同學對太陽能電池特性的了解。

1 光伏電池工程數學模型

太陽能電池的基本原理是光生伏特效應，是指光線照射在太陽能電池板。電池板吸收了光子的能量，從而產生激發，產生電子-空穴對。在這種效應之下，電池板內部產生電場，電池輸出端產生電動勢。當電池板的輸出端連接負載之后，就會產生電流，獲得電能。這就是電池板發電的基本原理[4]。太陽能電池板結構圖如圖1。

5 結論

光伏陣列的I—V 特性除了與光伏電池模塊參數有關以外，還與環境溫度，太陽輻射強度有關。本文不僅利用實際搭建的實驗平臺測量了實驗數據，然后對所用電池板的輸出特性進行仿真，還利用在MATLAB仿真環境下直接建立太陽能電池的仿真模型來動態跟蹤環境溫度、太陽輻射強度等參數的變化，還用DSP2812實現了顯示屏顯示了I-V曲線因環境溫度，太陽輻射強度變化而變化動態過程。使控制系統可以明確太陽能電池工作點位置，同時本實驗也可用做教學，加深同學對太陽能電池特性的了解。

【參考文獻】

[1]孫本新.太陽能光伏發電并網裝置[D].大連理工大學，2002.

[2]趙為.太陽能光伏并網發電系統的研究[D].合肥工業大學，2003.

[3]黃紅橋，危韌勇，陳有根，楊金.光伏并網微逆變器研究中的關鍵技術[J].變頻器世界，2012（3）：53-61.

[4]陳昌喆.光伏并網發電系統的仿真研究與設計[D].武漢理工大學，2010.

[5]董振利.基于DSP與dsPIC的數字式太陽能電池陣列模擬器研究[D].合肥工業大學，2007.

[6]林飛，杜欣.電力電子應用技術的MATLAB仿真[M].中國電力出版社，2008.

[責任編輯：劉帥]

【摘 要】分析光伏電池的物理原理及其工程數學模型，同時在MATLAB仿真環境下建立太陽能電池的仿真模型。仿真中對模型本身的太陽輻射強度、環境溫度這兩個參數變化條件下的輸出特性進行了研究，得出了太陽能電池輸出特性一般規律曲線。搭建實驗平臺，對電池板的輸出特性進行實際測量，給出了測量曲線和分析，結果與仿真曲線相吻合，最后將其特性曲線動態顯示顯示屏之上，便于實際工程中了解光伏電池的工作狀態。

【關鍵詞】光伏電池；工程模型；MATLAB仿真；輸出特性曲線

【Abstract】According to the physical principle of photovoltaic cells are the engineering mathematics model， simulation model and establish the solar cell in MATLAB simulation environment. Output characteristics of changes in these two parameters of solar radiation intensity， the temperature simulation model itself is studied under the general rules， solar cell output characteristics curve of the. The experiment platform is set up， to test the output characteristic of panels， gives the measured curve and the analysis， results were in good agreement with the simulation curve， the curve of real-time display screen， understand the photovoltaic battery working state is convenient for practical engineering.

【Key words】Photovoltaic cells；Engineering model；MATLAB simulation；The output characteristic curve

0 前言

目前世界能源短缺與環境惡化的加劇使得人類加快了研究新能源的步伐。由于太陽能分布廣泛、蘊藏豐富，因此太陽能發電被認為是21世紀最重要的清潔能源[1-2]。

太陽能發電系統中太陽能電池是最重要的組件，它將太陽能轉換為可以利用的電能。由于太陽能組件的特殊性，發展太陽能發電產業的初期投資較大，且目前太陽能電池板壽命有限，因此需要提高發電以及轉換效率從中獲得更多的能量[3]。為了從中獲得更多的能量，需要針對性的對太陽能電池的特性進行分析。同時為了控制系統可以明確太陽能電池工作點位置，本文在驗證太陽能電池曲線的基礎上應用DSP2812繪制動態光伏曲線圖。同時本實驗也可用做教學，加深同學對太陽能電池特性的了解。

1 光伏電池工程數學模型

太陽能電池的基本原理是光生伏特效應，是指光線照射在太陽能電池板。電池板吸收了光子的能量，從而產生激發，產生電子-空穴對。在這種效應之下，電池板內部產生電場，電池輸出端產生電動勢。當電池板的輸出端連接負載之后，就會產生電流，獲得電能。這就是電池板發電的基本原理[4]。太陽能電池板結構圖如圖1。

5 結論

光伏陣列的I—V 特性除了與光伏電池模塊參數有關以外，還與環境溫度，太陽輻射強度有關。本文不僅利用實際搭建的實驗平臺測量了實驗數據，然后對所用電池板的輸出特性進行仿真，還利用在MATLAB仿真環境下直接建立太陽能電池的仿真模型來動態跟蹤環境溫度、太陽輻射強度等參數的變化，還用DSP2812實現了顯示屏顯示了I-V曲線因環境溫度，太陽輻射強度變化而變化動態過程。使控制系統可以明確太陽能電池工作點位置，同時本實驗也可用做教學，加深同學對太陽能電池特性的了解。

【參考文獻】

[1]孫本新.太陽能光伏發電并網裝置[D].大連理工大學，2002.

[2]趙為.太陽能光伏并網發電系統的研究[D].合肥工業大學，2003.

[3]黃紅橋，危韌勇，陳有根，楊金.光伏并網微逆變器研究中的關鍵技術[J].變頻器世界，2012（3）：53-61.

[4]陳昌喆.光伏并網發電系統的仿真研究與設計[D].武漢理工大學，2010.

[5]董振利.基于DSP與dsPIC的數字式太陽能電池陣列模擬器研究[D].合肥工業大學，2007.

[6]林飛，杜欣.電力電子應用技術的MATLAB仿真[M].中國電力出版社，2008.

[責任編輯：劉帥]

【摘 要】分析光伏電池的物理原理及其工程數學模型，同時在MATLAB仿真環境下建立太陽能電池的仿真模型。仿真中對模型本身的太陽輻射強度、環境溫度這兩個參數變化條件下的輸出特性進行了研究，得出了太陽能電池輸出特性一般規律曲線。搭建實驗平臺，對電池板的輸出特性進行實際測量，給出了測量曲線和分析，結果與仿真曲線相吻合，最后將其特性曲線動態顯示顯示屏之上，便于實際工程中了解光伏電池的工作狀態。

【關鍵詞】光伏電池；工程模型；MATLAB仿真；輸出特性曲線

【Abstract】According to the physical principle of photovoltaic cells are the engineering mathematics model， simulation model and establish the solar cell in MATLAB simulation environment. Output characteristics of changes in these two parameters of solar radiation intensity， the temperature simulation model itself is studied under the general rules， solar cell output characteristics curve of the. The experiment platform is set up， to test the output characteristic of panels， gives the measured curve and the analysis， results were in good agreement with the simulation curve， the curve of real-time display screen， understand the photovoltaic battery working state is convenient for practical engineering.

【Key words】Photovoltaic cells；Engineering model；MATLAB simulation；The output characteristic curve

0 前言

目前世界能源短缺與環境惡化的加劇使得人類加快了研究新能源的步伐。由于太陽能分布廣泛、蘊藏豐富，因此太陽能發電被認為是21世紀最重要的清潔能源[1-2]。

太陽能發電系統中太陽能電池是最重要的組件，它將太陽能轉換為可以利用的電能。由于太陽能組件的特殊性，發展太陽能發電產業的初期投資較大，且目前太陽能電池板壽命有限，因此需要提高發電以及轉換效率從中獲得更多的能量[3]。為了從中獲得更多的能量，需要針對性的對太陽能電池的特性進行分析。同時為了控制系統可以明確太陽能電池工作點位置，本文在驗證太陽能電池曲線的基礎上應用DSP2812繪制動態光伏曲線圖。同時本實驗也可用做教學，加深同學對太陽能電池特性的了解。

1 光伏電池工程數學模型

太陽能電池的基本原理是光生伏特效應，是指光線照射在太陽能電池板。電池板吸收了光子的能量，從而產生激發，產生電子-空穴對。在這種效應之下，電池板內部產生電場，電池輸出端產生電動勢。當電池板的輸出端連接負載之后，就會產生電流，獲得電能。這就是電池板發電的基本原理[4]。太陽能電池板結構圖如圖1。

5 結論

光伏陣列的I—V 特性除了與光伏電池模塊參數有關以外，還與環境溫度，太陽輻射強度有關。本文不僅利用實際搭建的實驗平臺測量了實驗數據，然后對所用電池板的輸出特性進行仿真，還利用在MATLAB仿真環境下直接建立太陽能電池的仿真模型來動態跟蹤環境溫度、太陽輻射強度等參數的變化，還用DSP2812實現了顯示屏顯示了I-V曲線因環境溫度，太陽輻射強度變化而變化動態過程。使控制系統可以明確太陽能電池工作點位置，同時本實驗也可用做教學，加深同學對太陽能電池特性的了解。

【參考文獻】

[1]孫本新.太陽能光伏發電并網裝置[D].大連理工大學，2002.

[2]趙為.太陽能光伏并網發電系統的研究[D].合肥工業大學，2003.

[3]黃紅橋，危韌勇，陳有根，楊金.光伏并網微逆變器研究中的關鍵技術[J].變頻器世界，2012（3）：53-61.

[4]陳昌喆.光伏并網發電系統的仿真研究與設計[D].武漢理工大學，2010.

[5]董振利.基于DSP與dsPIC的數字式太陽能電池陣列模擬器研究[D].合肥工業大學，2007.

[6]林飛，杜欣.電力電子應用技術的MATLAB仿真[M].中國電力出版社，2008.

[責任編輯：劉帥]