光伏电池的MATLAB仿真及其特性曲线的图像化

茹珂等

【摘 要】分析光伏电池的物理原理及其工程数学模型，同时在MATLAB仿真环境下建立太阳能电池的仿真模型。仿真中对模型本身的太阳辐射强度、环境温度这两个参数变化条件下的输出特性进行了研究，得出了太阳能电池输出特性一般规律曲线。搭建实验平台，对电池板的输出特性进行实际测量，给出了测量曲线和分析，结果与仿真曲线相吻合，最后将其特性曲线动态显示显示屏之上，便于实际工程中了解光伏电池的工作状态。

【关键词】光伏电池；工程模型；MATLAB仿真；输出特性曲线

【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

目前世界能源短缺与环境恶化的加剧使得人类加快了研究新能源的步伐。由于太阳能分布广泛、蕴藏丰富，因此太阳能发电被认为是21世纪最重要的清洁能源[1-2]。

太阳能发电系统中太阳能电池是最重要的组件，它将太阳能转换为可以利用的电能。由于太阳能组件的特殊性，发展太阳能发电产业的初期投资较大，且目前太阳能电池板寿命有限，因此需要提高发电以及转换效率从中获得更多的能量[3]。为了从中获得更多的能量，需要针对性的对太阳能电池的特性进行分析。同时为了控制系统可以明确太阳能电池工作点位置，本文在验证太阳能电池曲线的基础上应用DSP2812绘制动态光伏曲线图。同时本实验也可用做教学，加深同学对太阳能电池特性的了解。

1 光伏电池工程数学模型

太阳能电池的基本原理是光生伏特效应，是指光线照射在太阳能电池板。电池板吸收了光子的能量，从而产生激发，产生电子-空穴对。在这种效应之下，电池板内部产生电场，电池输出端产生电动势。当电池板的输出端连接负载之后，就会产生电流，获得电能。这就是电池板发电的基本原理[4]。太阳能电池板结构图如图1。

5 结论

光伏阵列的I—V 特性除了与光伏电池模块参数有关以外，还与环境温度，太阳辐射强度有关。本文不仅利用实际搭建的实验平台测量了实验数据，然后对所用电池板的输出特性进行仿真，还利用在MATLAB仿真环境下直接建立太阳能电池的仿真模型来动态跟踪环境温度、太阳辐射强度等参数的变化，还用DSP2812实现了显示屏显示了I-V曲线因环境温度，太阳辐射强度变化而变化动态过程。使控制系统可以明确太阳能电池工作点位置，同时本实验也可用做教学，加深同学对太阳能电池特性的了解。

【参考文献】

[1]孙本新.太阳能光伏发电并网装置[D].大连理工大学，2002.

[2]赵为.太阳能光伏并网发电系统的研究[D].合肥工业大学，2003.

[3]黄红桥，危韧勇，陈有根，杨金.光伏并网微逆变器研究中的关键技术[J].变频器世界，2012（3）：53-61.

[4]陈昌喆.光伏并网发电系统的仿真研究与设计[D].武汉理工大学，2010.

[5]董振利.基于DSP与dsPIC的数字式太阳能电池阵列模拟器研究[D].合肥工业大学，2007.

[6]林飞，杜欣.电力电子应用技术的MATLAB仿真[M].中国电力出版社，2008.

[责任编辑：刘帅]

【摘 要】分析光伏电池的物理原理及其工程数学模型，同时在MATLAB仿真环境下建立太阳能电池的仿真模型。仿真中对模型本身的太阳辐射强度、环境温度这两个参数变化条件下的输出特性进行了研究，得出了太阳能电池输出特性一般规律曲线。搭建实验平台，对电池板的输出特性进行实际测量，给出了测量曲线和分析，结果与仿真曲线相吻合，最后将其特性曲线动态显示显示屏之上，便于实际工程中了解光伏电池的工作状态。

【关键词】光伏电池；工程模型；MATLAB仿真；输出特性曲线

【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

目前世界能源短缺与环境恶化的加剧使得人类加快了研究新能源的步伐。由于太阳能分布广泛、蕴藏丰富，因此太阳能发电被认为是21世纪最重要的清洁能源[1-2]。

太阳能发电系统中太阳能电池是最重要的组件，它将太阳能转换为可以利用的电能。由于太阳能组件的特殊性，发展太阳能发电产业的初期投资较大，且目前太阳能电池板寿命有限，因此需要提高发电以及转换效率从中获得更多的能量[3]。为了从中获得更多的能量，需要针对性的对太阳能电池的特性进行分析。同时为了控制系统可以明确太阳能电池工作点位置，本文在验证太阳能电池曲线的基础上应用DSP2812绘制动态光伏曲线图。同时本实验也可用做教学，加深同学对太阳能电池特性的了解。

1 光伏电池工程数学模型

太阳能电池的基本原理是光生伏特效应，是指光线照射在太阳能电池板。电池板吸收了光子的能量，从而产生激发，产生电子-空穴对。在这种效应之下，电池板内部产生电场，电池输出端产生电动势。当电池板的输出端连接负载之后，就会产生电流，获得电能。这就是电池板发电的基本原理[4]。太阳能电池板结构图如图1。

5 结论

光伏阵列的I—V 特性除了与光伏电池模块参数有关以外，还与环境温度，太阳辐射强度有关。本文不仅利用实际搭建的实验平台测量了实验数据，然后对所用电池板的输出特性进行仿真，还利用在MATLAB仿真环境下直接建立太阳能电池的仿真模型来动态跟踪环境温度、太阳辐射强度等参数的变化，还用DSP2812实现了显示屏显示了I-V曲线因环境温度，太阳辐射强度变化而变化动态过程。使控制系统可以明确太阳能电池工作点位置，同时本实验也可用做教学，加深同学对太阳能电池特性的了解。

【参考文献】

[1]孙本新.太阳能光伏发电并网装置[D].大连理工大学，2002.

[2]赵为.太阳能光伏并网发电系统的研究[D].合肥工业大学，2003.

[3]黄红桥，危韧勇，陈有根，杨金.光伏并网微逆变器研究中的关键技术[J].变频器世界，2012（3）：53-61.

[4]陈昌喆.光伏并网发电系统的仿真研究与设计[D].武汉理工大学，2010.

[5]董振利.基于DSP与dsPIC的数字式太阳能电池阵列模拟器研究[D].合肥工业大学，2007.

[6]林飞，杜欣.电力电子应用技术的MATLAB仿真[M].中国电力出版社，2008.

[责任编辑：刘帅]

【摘 要】分析光伏电池的物理原理及其工程数学模型，同时在MATLAB仿真环境下建立太阳能电池的仿真模型。仿真中对模型本身的太阳辐射强度、环境温度这两个参数变化条件下的输出特性进行了研究，得出了太阳能电池输出特性一般规律曲线。搭建实验平台，对电池板的输出特性进行实际测量，给出了测量曲线和分析，结果与仿真曲线相吻合，最后将其特性曲线动态显示显示屏之上，便于实际工程中了解光伏电池的工作状态。

【关键词】光伏电池；工程模型；MATLAB仿真；输出特性曲线

【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

目前世界能源短缺与环境恶化的加剧使得人类加快了研究新能源的步伐。由于太阳能分布广泛、蕴藏丰富，因此太阳能发电被认为是21世纪最重要的清洁能源[1-2]。

太阳能发电系统中太阳能电池是最重要的组件，它将太阳能转换为可以利用的电能。由于太阳能组件的特殊性，发展太阳能发电产业的初期投资较大，且目前太阳能电池板寿命有限，因此需要提高发电以及转换效率从中获得更多的能量[3]。为了从中获得更多的能量，需要针对性的对太阳能电池的特性进行分析。同时为了控制系统可以明确太阳能电池工作点位置，本文在验证太阳能电池曲线的基础上应用DSP2812绘制动态光伏曲线图。同时本实验也可用做教学，加深同学对太阳能电池特性的了解。

1 光伏电池工程数学模型

太阳能电池的基本原理是光生伏特效应，是指光线照射在太阳能电池板。电池板吸收了光子的能量，从而产生激发，产生电子-空穴对。在这种效应之下，电池板内部产生电场，电池输出端产生电动势。当电池板的输出端连接负载之后，就会产生电流，获得电能。这就是电池板发电的基本原理[4]。太阳能电池板结构图如图1。

5 结论

光伏阵列的I—V 特性除了与光伏电池模块参数有关以外，还与环境温度，太阳辐射强度有关。本文不仅利用实际搭建的实验平台测量了实验数据，然后对所用电池板的输出特性进行仿真，还利用在MATLAB仿真环境下直接建立太阳能电池的仿真模型来动态跟踪环境温度、太阳辐射强度等参数的变化，还用DSP2812实现了显示屏显示了I-V曲线因环境温度，太阳辐射强度变化而变化动态过程。使控制系统可以明确太阳能电池工作点位置，同时本实验也可用做教学，加深同学对太阳能电池特性的了解。

【参考文献】

[1]孙本新.太阳能光伏发电并网装置[D].大连理工大学，2002.

[2]赵为.太阳能光伏并网发电系统的研究[D].合肥工业大学，2003.

[3]黄红桥，危韧勇，陈有根，杨金.光伏并网微逆变器研究中的关键技术[J].变频器世界，2012（3）：53-61.

[4]陈昌喆.光伏并网发电系统的仿真研究与设计[D].武汉理工大学，2010.

[5]董振利.基于DSP与dsPIC的数字式太阳能电池阵列模拟器研究[D].合肥工业大学，2007.

[6]林飞，杜欣.电力电子应用技术的MATLAB仿真[M].中国电力出版社，2008.

[责任编辑：刘帅]