基于Simulink光伏电池建模及其输出特性仿真研究

赵乐　张彦晓

摘 要： 研究光伏电池物理模型，利用Matlab/Simulink平台，搭建其动态仿真模型。该模型可以模拟变化的光伏参数、光照强度、环境温度，能够模拟外界环境下的I?U、P?U特性曲线，快速输出动态响应下光伏发电功率。仿真结果得到了光伏电池的输出特性呈非线性，且可用于对光伏系统的动态仿真研究，证明该仿真模型的合理性与实用性，同时为优化光伏发电能效、搭建光伏系统组提供良好的理论依据和仿真基础。

关键词： 光伏电池； Matlab仿真； 输出特性； 建模

中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）10?0156?02

Abstract： Physical model of PV cell array was researched. Matlab/Simulink platform was used to build its dynamic simulation model. The model can be used to simulate the change of the photovoltaic parameters， light intensity， ambient temperature， characteristic curves of I?U and P?U in external environment， and photovoltaic power generation rate in fast output dynamic response. The simulation results indicate that the output characteristics of photovoltaic cells are nonlinear， and the model can be applied to the dynamic simulation research of the PV system. The rationality and practicability of the simulation model were proved by the results. With the model， a theoretical foundation and a simulation base were provided for the optimization of photovoltaic power generation efficiency and set?up of photovoltaic systems group.

Keywords： photovoltaic cell；Matlab Simulation；output features；modeling

太阳能光伏发电的技术和产业不仅是当今世界能源的一个重要补充，同时更具备成为未来主要能源来源的巨大潜力。太阳能光伏电池的输出特性是光伏发电系统研究中的重要的问题[1?2]。由于太阳能电池将光能转换成电能的效率受光照强度和环境温度的影响，因此，运用Matlab/Simulink搭建通用的太阳能电池模型，研究外界环境变化对光伏电池输出特性的影响，是很有必要的。

1 光伏电池数学模型

4 结 语

为更好的设计光伏发电系统，对光伏电池输出特性进行了深入的分析，使光伏控制系统能够更好的配合实验，从而获得最佳的发电效果提高效率。本文首先从原理分析了光伏电池，通过其根本原理同时结合光伏电池数学模型，在Matlab/Simulink仿真环境下建立了具有一定通用性的光伏电池Simulink动态模型。并且从仿真结果中可以看出，在任意环境下，该模型能够很好的模拟系统输出特性。建立的作为光伏发电系统关键部件的光伏电池模型，为研究光伏发电的能效优化方法、指导理论研究和我国光伏发电系统设计都提供了重要的基础保证和良好的研发平台。

参考文献

[1] 清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2009[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[2] 孔娟.太阳能光伏发电系统的研究[D].青岛：青岛大学，2006.

[3] 沈辉.太阳能光伏发电技术[M].北京：化学工业出版社，2005.

[4] 赵争鸣.太阳能光伏发电及其应用[M].北京：科学出版社，2006.

[5] 张礼胜，李全.基于模糊控制的光伏电池MPPT的设计[J].现代电子技术，2009，32（15）：165?167.

[6] 崔容强.并网型太阳能光伏发电系统[M].北京：化学工业出版社，2007.

[7] 陈桂兰，孙晓.光伏发电系统最大功率点跟踪控制[J].电子技术应用，2001，27（8）：33?35.

[8] JOACHIM Benemann. Building?integrated PV modules [J]. Solar Energy Materials & Solar Cells， 2001， 67： 345?354.

[9] KIM Tae Yeop， AHN Ho?Gyun， PARK Seung Kyu， et al. A novel maximum power point traeking control for photovoltaic power system under rapidly changing solar radiation [C]// Proceedings of IEEE International Symposium on Industrial Electronics. Pusan： IEEE， 2001， 2： 1011?1014.

[10] 铁道部.TB10039?2012 铁路光伏发电系统及应急柴油发电站技术规范[S].北京：中国铁道出版社，2012.

摘 要： 研究光伏电池物理模型，利用Matlab/Simulink平台，搭建其动态仿真模型。该模型可以模拟变化的光伏参数、光照强度、环境温度，能够模拟外界环境下的I?U、P?U特性曲线，快速输出动态响应下光伏发电功率。仿真结果得到了光伏电池的输出特性呈非线性，且可用于对光伏系统的动态仿真研究，证明该仿真模型的合理性与实用性，同时为优化光伏发电能效、搭建光伏系统组提供良好的理论依据和仿真基础。

关键词： 光伏电池； Matlab仿真； 输出特性； 建模

中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）10?0156?02

Abstract： Physical model of PV cell array was researched. Matlab/Simulink platform was used to build its dynamic simulation model. The model can be used to simulate the change of the photovoltaic parameters， light intensity， ambient temperature， characteristic curves of I?U and P?U in external environment， and photovoltaic power generation rate in fast output dynamic response. The simulation results indicate that the output characteristics of photovoltaic cells are nonlinear， and the model can be applied to the dynamic simulation research of the PV system. The rationality and practicability of the simulation model were proved by the results. With the model， a theoretical foundation and a simulation base were provided for the optimization of photovoltaic power generation efficiency and set?up of photovoltaic systems group.

Keywords： photovoltaic cell；Matlab Simulation；output features；modeling

太阳能光伏发电的技术和产业不仅是当今世界能源的一个重要补充，同时更具备成为未来主要能源来源的巨大潜力。太阳能光伏电池的输出特性是光伏发电系统研究中的重要的问题[1?2]。由于太阳能电池将光能转换成电能的效率受光照强度和环境温度的影响，因此，运用Matlab/Simulink搭建通用的太阳能电池模型，研究外界环境变化对光伏电池输出特性的影响，是很有必要的。

1 光伏电池数学模型

4 结 语

为更好的设计光伏发电系统，对光伏电池输出特性进行了深入的分析，使光伏控制系统能够更好的配合实验，从而获得最佳的发电效果提高效率。本文首先从原理分析了光伏电池，通过其根本原理同时结合光伏电池数学模型，在Matlab/Simulink仿真环境下建立了具有一定通用性的光伏电池Simulink动态模型。并且从仿真结果中可以看出，在任意环境下，该模型能够很好的模拟系统输出特性。建立的作为光伏发电系统关键部件的光伏电池模型，为研究光伏发电的能效优化方法、指导理论研究和我国光伏发电系统设计都提供了重要的基础保证和良好的研发平台。

参考文献

[1] 清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2009[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[2] 孔娟.太阳能光伏发电系统的研究[D].青岛：青岛大学，2006.

[3] 沈辉.太阳能光伏发电技术[M].北京：化学工业出版社，2005.

[4] 赵争鸣.太阳能光伏发电及其应用[M].北京：科学出版社，2006.

[5] 张礼胜，李全.基于模糊控制的光伏电池MPPT的设计[J].现代电子技术，2009，32（15）：165?167.

[6] 崔容强.并网型太阳能光伏发电系统[M].北京：化学工业出版社，2007.

[7] 陈桂兰，孙晓.光伏发电系统最大功率点跟踪控制[J].电子技术应用，2001，27（8）：33?35.

[8] JOACHIM Benemann. Building?integrated PV modules [J]. Solar Energy Materials & Solar Cells， 2001， 67： 345?354.

[9] KIM Tae Yeop， AHN Ho?Gyun， PARK Seung Kyu， et al. A novel maximum power point traeking control for photovoltaic power system under rapidly changing solar radiation [C]// Proceedings of IEEE International Symposium on Industrial Electronics. Pusan： IEEE， 2001， 2： 1011?1014.

[10] 铁道部.TB10039?2012 铁路光伏发电系统及应急柴油发电站技术规范[S].北京：中国铁道出版社，2012.

摘 要： 研究光伏电池物理模型，利用Matlab/Simulink平台，搭建其动态仿真模型。该模型可以模拟变化的光伏参数、光照强度、环境温度，能够模拟外界环境下的I?U、P?U特性曲线，快速输出动态响应下光伏发电功率。仿真结果得到了光伏电池的输出特性呈非线性，且可用于对光伏系统的动态仿真研究，证明该仿真模型的合理性与实用性，同时为优化光伏发电能效、搭建光伏系统组提供良好的理论依据和仿真基础。

关键词： 光伏电池； Matlab仿真； 输出特性； 建模

中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）10?0156?02

Abstract： Physical model of PV cell array was researched. Matlab/Simulink platform was used to build its dynamic simulation model. The model can be used to simulate the change of the photovoltaic parameters， light intensity， ambient temperature， characteristic curves of I?U and P?U in external environment， and photovoltaic power generation rate in fast output dynamic response. The simulation results indicate that the output characteristics of photovoltaic cells are nonlinear， and the model can be applied to the dynamic simulation research of the PV system. The rationality and practicability of the simulation model were proved by the results. With the model， a theoretical foundation and a simulation base were provided for the optimization of photovoltaic power generation efficiency and set?up of photovoltaic systems group.

Keywords： photovoltaic cell；Matlab Simulation；output features；modeling

太阳能光伏发电的技术和产业不仅是当今世界能源的一个重要补充，同时更具备成为未来主要能源来源的巨大潜力。太阳能光伏电池的输出特性是光伏发电系统研究中的重要的问题[1?2]。由于太阳能电池将光能转换成电能的效率受光照强度和环境温度的影响，因此，运用Matlab/Simulink搭建通用的太阳能电池模型，研究外界环境变化对光伏电池输出特性的影响，是很有必要的。

1 光伏电池数学模型

4 结 语

为更好的设计光伏发电系统，对光伏电池输出特性进行了深入的分析，使光伏控制系统能够更好的配合实验，从而获得最佳的发电效果提高效率。本文首先从原理分析了光伏电池，通过其根本原理同时结合光伏电池数学模型，在Matlab/Simulink仿真环境下建立了具有一定通用性的光伏电池Simulink动态模型。并且从仿真结果中可以看出，在任意环境下，该模型能够很好的模拟系统输出特性。建立的作为光伏发电系统关键部件的光伏电池模型，为研究光伏发电的能效优化方法、指导理论研究和我国光伏发电系统设计都提供了重要的基础保证和良好的研发平台。

参考文献

[1] 清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2009[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[2] 孔娟.太阳能光伏发电系统的研究[D].青岛：青岛大学，2006.

[3] 沈辉.太阳能光伏发电技术[M].北京：化学工业出版社，2005.

[4] 赵争鸣.太阳能光伏发电及其应用[M].北京：科学出版社，2006.

[5] 张礼胜，李全.基于模糊控制的光伏电池MPPT的设计[J].现代电子技术，2009，32（15）：165?167.

[6] 崔容强.并网型太阳能光伏发电系统[M].北京：化学工业出版社，2007.

[7] 陈桂兰，孙晓.光伏发电系统最大功率点跟踪控制[J].电子技术应用，2001，27（8）：33?35.

[8] JOACHIM Benemann. Building?integrated PV modules [J]. Solar Energy Materials & Solar Cells， 2001， 67： 345?354.

[9] KIM Tae Yeop， AHN Ho?Gyun， PARK Seung Kyu， et al. A novel maximum power point traeking control for photovoltaic power system under rapidly changing solar radiation [C]// Proceedings of IEEE International Symposium on Industrial Electronics. Pusan： IEEE， 2001， 2： 1011?1014.

[10] 铁道部.TB10039?2012 铁路光伏发电系统及应急柴油发电站技术规范[S].北京：中国铁道出版社，2012.