太阳能光伏模块数学建模论文

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光伏模块的电力特征容易受到太阳能电池的温度以及光照强度的影响，因此，对光伏模块特性的充分了解是非常重要的，尤其是在规模比较小的电压区域内进行变频器的设计时，更需要对光伏模块的电力特征进行计算和仿真技术的应用，以便可以实现最大化的转化效果。加入转换器的直流电力和光伏模块是相互吻合的，光伏模块就可以以最大的功率运行，从而可以使逆变器提高效率。

1太阳能光伏模块的分析办法

太阳能的常规测试条件一般可以定义为额定的太阳能电池的温度为25摄氏度，太阳能的辐射量一般为1000瓦每平方米，空气的质量一般为1.5左右，太阳能的模块参数一般都是在常规测试条件的基础之上，由太阳能模板来提供能量的。现在，经常使用的光伏电池的等效率的电路在实际的应用和操作中，必须根据所要求的功率级别和电压的级别将不同的光伏电池进行串联，并组成光伏模块或者整齐的队列。在此其中，光伏电流的数值要比光伏电池的受电面积和光照强度大。暗电流是光伏电池的输出的负荷电流。光伏电池的开路电压成为光伏电池的外负荷电流。串联的电阻成为分流的电阻。在国内外主要的太阳能模块的方法有Anderson法，将太阳能模块的输出功率、电流和电压组合到一起，将太阳能模板的温度进行调节，调整开路电压的温度系数，将电子电荷置于常规的数值下。Bleasser方法主要是将电阻串联，在25摄氏度的温度下和1000瓦的光照条件下，形成光生电流。随着光照强度的不断加强，在太阳能模块的温度大于60摄氏度时，在新的解析方程式中，光伏模块的电流是太阳能辐射的总量，太阳能电池的温度和模块电压的大小、光伏模块的电压是通过光伏转化器或者逆变器得到最大的功率的，实现光伏模块和负载电压的相互匹配。所以，光伏模块电压是借助光伏转化器和逆变器的最大功率调整的。光伏模块电压在开路电压之间发生变化，这类数学模型是在两个光照强度相同的情况下产生的，最小的光照强度与最小的开路电压相同，在标准测试条件下，最大的功率和标准测试强度要相同。

2太阳能光伏模块特征曲线

在光伏模块的基础上，建立数学模型，运用MATLAB数学模型进行分析，分别对光伏模块的三个重要的特征进行描述。

2.1太阳能光伏模块的I-V曲线在光伏模块的电流和电压的曲线中，光伏模块的最大的输出功率是用长方形来表示的，在拐点处的电压和电流的和是最大的功率点，当光伏模块在运行时，最佳的电流和最优的电压能够为负荷提供最大化的功率，可以采用填充数据对最大功率以及太阳能光伏模块的开路电压和短路电流进行描述，将定义的最大的功率记为覆盖的面积与面积乘积的比值。填充的因素是光伏模块在设计时需要着重考虑的参数，

2.2太阳能光伏模块的R-V曲线在太阳能光伏模块的内部，会出现内部的抗阻和电流的曲线特征，当光伏模块的电压成为最有电压时，光伏模块的内部的电阻是最大的，当其与负荷电阻能够匹配时，能够实现最大功率的传输。当光伏电压大于模块内部的传输功率时，模块内部的抗阻就会减小，当模块处于开路的状态时，模块中的抗阻达到最小值，所以，光伏模块的R-V曲线是对光伏模块进行设计的最重要的曲线。

3光伏模块的仿真分析

在对光伏模块进行仿真分析时，要分别模拟光伏模块的光照强度与电池的温度，用电流表进行对模块的电流进行输出，用电压表测试电压，然后分别用电压和电流的乘法器进行模块功率的显示，在对光伏模块进行仿真时，要运用输入口的电压进行数据的扫描，来模拟光照的强度和温度的变化情况，从而可以分析在不同强度的光照下，光伏模块的电流输出随着电压的变化而变化的情况。在对电压的端口进行设计时，要将电压设置到25伏，然后对电压进行深入的扫描，使电压从400伏一直增长到1000伏，可以得出光伏模块在相同的温度和光照条件下电流和输出功率的特点。随着光照的增强，输出的电流和输出的功率在不断地增大，最大功率也达到最大值。输出的电压从零一直上升到最大，输出的电流不变的情况下，输出功率随着电压的增大而增大，当输出的电压达到最大值时，功率逐渐减小。对端口的电压进行设计，将电压设置成1000伏，对输入端口的电压进行设计，然后进行参数的扫描，使电压从最小值一直增长到最大值，得到光伏模块在相同的温度和光照条件下电流和功率的特点。

4结语

短路的电流、开路的电流以及电流的温度数据，开路电压的温度数据，以及正常测试条件下的定额数据值，并且要充分考虑到在不同的温度和光照条件下对光伏特点的干扰，因此，对光伏模块特性的充分了解是非常重要的，尤其是在规模比较小的电压区域内进行变频器的设计时，更需要对光伏模块的电力特征进行计算和仿真技术的应用，以便可以实现最大化的转化效果。经常使用的光伏电池的等效率的电路在实际的应用和操作中，必须根据所要求的功率级别和电压的级别将不同的光伏电池进行串联，并组成光伏模块或者整齐的队列。在此其中，光生电流的数值要比光伏电池的受电面积和光照强度大。在对电压的端口进行设计时，要将电压设置到25伏，然后对电压进行深入的扫描，使电压从400伏一直增长到1000伏，可以得出光伏模块在相同的温度和光照条件下电流和输出功率的特点。

作者：吴萌萌 单位：英利能源（中国）有限公司