基于光伏阵列输出特性的研究

黄春香

摘  要：光伏阵列是光伏发电系统的基本部件也是核心部件，文章通过MATLAB对光伏阵列的理论结果建立仿真模型，并将仿真结果与实验测得的数据进行对比，验证光伏阵列仿真模型的正确性。

关键词：光伏;输出特性;MATLAB

中图分类号：TM615     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2015）36-0123-02

1  背景概述

太阳能是一种辐射能，它必须借助一定的能量转换器才能转换为电能，这个把太阳能转换为电能的半导体能量转换器，就叫做光伏电池。

光伏电池是光伏发电系统的重要组成部分，其光电转换效率和成本对光伏发电技术的发展具有决定性的作用。多个光伏电池单体组成的组件称为光伏模块;多个光伏模块构成的大型装置称为光伏阵列。

本文选用无锡尚德公司生产的STP150S-24/Ac型光伏阵列对光伏阵列输出特性进行仿真和实验研究，STP150S-24/Ac型光伏阵列由6×12片（125 mm×125 mm）单晶硅光伏电池组成。

2  光伏阵列仿真模型的建立

要对光伏阵列进行动态研究，就必须要对光伏阵列输出特性进行仿真模拟。在MATLAB仿真环境下光伏阵列的建模仿真有多种方法，常见的有借助于S函数、M函数编程来实现，利用MATLAB/SIMULINK里的模块直接搭建等。

本文运用SIMULINK模块直接搭建，模块的相关电气参数与实际参数严格对应，能准确的反应光伏阵列的输出特性。

与其他仿真方法相比，运用SIMULINK模塊搭建更加的直观易懂，同时在对光伏阵列的电池结温和光照强度等参数进行修改时无需再打开源程序，通用性强。STP 150S-24/Ac型光伏阵列技术参数见表1。

根据表1所提供的光伏阵列技术参数，运用MATLAB仿真软件中的SIMULINK工具建立光伏阵列仿真模型，如图1所示。

2  光伏阵列的实验研究

实验中依然采用尚德STP150S-24/Ac型光伏阵列进行测量。在温度为30 ℃左右，天气晴朗的情况下，将STP 150S-24/Ac型光伏阵列按照四端子接线法接好，对不同负载电阻下光伏阵列输出电压和输出电流进行测量，得到光伏阵列I-V特性曲线。

将仿真结果与实验结果进行对比，不同条件下两波形对比如图2、图3所示。

3   结  语

通过实验结果与仿真结果的对比不难看出，光伏阵列的仿真结果与实验结果基本一致，同一工作点的电流偏差不超过0.02 A，电压偏差不超过2 V。

由于室外测量常会受到光照强度、光伏阵列受光照均匀程度，光伏阵列摆放角度等测试环境的影响，因此实验结果与仿真结果必然存在一定的偏差。

光伏阵列的实验结果与仿真结果的一致性，不仅验证了文章所建光伏阵列仿真模型的正确性，同时也证明了文章对于光伏阵列理论分析的正确性，从而为下文对于光伏并网控制系统设计的参数选取以及仿真研究打下了很好的基础。

参考文献：

[1] 茆美琴，余世杰，苏建徽.带有MPPT功能的光伏阵列Matlab通用仿真模   型[J].系统仿真学报，2005，（5）.

[2] 杜慧，林永君，张少伟.太阳能光伏电池输出特性分析与仿真研究[A].

系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C].2008.

[3] 张利.光伏电池特性研究[D].北京：华北电力大学，2008.