锂电池matlab-simulink建模与仿真
1．全冲全放
2．同时冲放
3．环境温度
4．电流范围
1．等效电路模型：RC、内阻、三阶、RNGV、开路电压2．神经网络
3．有限元
整车仿真流程
电动汽车锂离子电池建模及SOC估计方法研究
电动汽车锂离子电池建模及SOC估计方法研究 一锂离子电池模型建立 1 内阻模型 图1.1.1 内阻模型 2 戴维南等效电路模型 通过测量锂离子电池对恒流充放电的电压响应曲线建立的戴维南等效电路模型应用场合非常广，等效电路模型结构见图2.1。 图1.2.1 戴维南等效电路模型 同样，电池的开路电压U为电池SOC的函数，等效电路其他的电路参数可以通过对电池电压的响应曲线进行非线性最小二乘拟合获取，模型参数获取方便。Gabrial A. Rincon-mora改进了戴维南等效电路模型，增加电容和电流控制电流源来模拟电池容量、开路电压，提高了模型的精度，戴维南等效电路模型结构简单，参数获取容易，目前被广泛应用于电池SOC的估计中。但是等效电路模型参数固定，适用于电流变化不大的场合，因此在实际工况下，SOC估计的精度不高。 3 阻抗谱模型 电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS)是研究固
体电极表面反应过程的重要方法，EIS 技术是通过对电化学体系施加一定振幅、不同频率的正弦波交流扰动信号获得频域范围内相应电信号反馈的交流测试方法。电化学阻抗谱测量频率很宽的阻抗谱来研究锂离子电池。因而可以获得更多的电池动态特性和阴极、阳极界面的特征，通常情况下，测试频率范围为O.O1Hz - 10000Hz 。它可以根据电化学嵌入反应每一步弛豫时间常数的不同，在较宽频率范围内表征电化学嵌入反应的每一步。因此电化学阻抗谱可以表征铿离子电池的反应过程。 锂离子电池的典型阻抗谱如图3.1所示，其中横坐标表示阻抗的实部，纵坐标表示阻抗的虚部，因为锂离子电池的阻抗谱的虚部总呈现容抗特性，容抗的虚部总为负，为了使阻抗谱图形位于第一象限，因此使用虚部的相反数作为虚轴，这也是阻抗谱的惯例。从图中可以直观的看出锂离子电池在不同频率段的阻抗特征。 如果能够使用电学元件(如电阻、电容和电感等)组成的电路，使得电路的阻抗谱与实验得到的电化学阻抗谱类似，这样的电学电路为等效电路。根据锂离子电池的电化学阻抗谱形状构建的阻抗谱等效电路模型可以很好的描述电池电化学嵌入反应过程，同时模型参数代表相应的电化学反应过程，阻抗谱模型可以等效锂离子电化学反应过程，是一种接近机理模型，同时电路形式比较简单的模型。下面将从锂离子电池电化学阻抗谱实验入手，构建锂离子电池的阻抗谱模型。 图1.3.1 锂离子电池阻抗谱 对一个稳定的电极系统施加一个角频率为W 的振幅足够小的正弦波电流或者电压信号的扰动，相应地电极系统就会做出同样频率的正弦波响应，在被测电极与参比电极之间就会输出同样频率的电压响应，通过式(3-1)计算，就能得到该频率下的电化学阻抗。 ()()() U jw Z jw I jw （1-3-1） 测试中，采用的是频率O.O1Hz}10000Hz ，振幅为lOmV 的正弦波电压。电化学阻抗谱只能通过图形来定性描述锂离子电池的阻抗特性，为了定量地去分析，根据实验得到的锂离子电池电化学阻抗谱的形状，由常见电路的阻抗谱串联和并
光伏发电的MATLAB仿真
一、实验过程记录 1.画出实验接线图 图1 实验接线图 图2 光伏电池板图3 实验接线实物图 2.实验过程记录与分析 （1）给出实验的详细步骤 ○1 实验前根据指导书要求完成预习报告 ○2 按预习报告设计的实习步骤，利用MATLAB建立光伏数学模型，如下图4所示。
图4 光伏电池模型其中PV Array模块里子模块如下图5所示。 图5 PV Array模型其中Iph，Uoc，Io，Vt子模块如下图6-9所示。 图6Iph子模块
图7Uoc子模块 图8 Io子模块 图9Vt子模块 ○3 在光伏电池建模的基础上，输入实际光伏电池参数值，研究不同光照强度下、不同温度下光伏电池的I-V、P-V特性曲线，并得出结论。 ○4 设计光伏电池测试平台，在不同光照、温度情况下测试光伏电池输出电压、输出电流值，对实测数据进行处理并加以分析，记录实际光伏电池的I-V、P-V 特性曲线，与仿真结果进行对比，得出有意义的结论。 ○5 确定电力变换电路拓扑结构，设计电路中的相关参数值，通过MATLAB搭 建电路并仿真分析，搭建电路如图10所示。
图10离网型光伏发电系统 ○6 确定系统MPPT控制策略，建立MPPT模块仿真模型，并仿真分析。 系统联调，调节离网型光伏发电系统的电路和控制参数值，仿真并分析最大功率跟踪控制效果。 （2）记录实验数据 m2 表1当T=290K时S=1305W/时的测试数据 I(A)0 1.03 1.25 2.65 3.79 5.97 6.287.867.98 U(V)27.326.226252421.516 1.10 P(W)026.98632.566.2590.96128.35100.488.6460 m2 表2当T=287K时S=1305W/时的测试数据 I(A)01 1.5 2.6 3.93 6.0 6.688.048.12 U(V)27.626.225.825.123.921.620.510 P(W)026.238.765.2693.93129.6136.948.040 m2 表3当T=287K时S=1278W/时的测试数据 I(A)0 1.04 1.49 2.25 3.66 6.06 6.737.98.06 U(V)26.826.22625.424.321.913.40.50 P(W)027.24838.7457.1588.94132.7190.18 3.950
电动汽车蓄电池建模仿真
第２６卷第１期武汉理工大学学报?信息与管理工程版Ｖｏｌ?２６Ｎｏ－１２００４年２月ＪＯＵＲＮＡｌ．ＯＦＷＵＴ（ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ＆ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ）Ｆｅｂ?２００４ 文章编号：１００７—１４４Ｘ（２００４）Ｏｌ一０１５１—０４ 电动汽车蓄电池建模仿真 赵兴福１，王仲范１，邓亚东１，魏健２ （１．武龊理工大学汽车工程学院，湖北武汉４３００７０１２．中国定远汽车实验场，安徽定远２３３２１０） 摘要：对蓄电池建模方式进行了探讨，采用等效电路模拟并建立键合图模型，对ＳＯＣ的计算进行了讨论，并采用更加合理的算法，讨论了蓄电池散热系统的铤台图建模方法并建立了散热系统的键台图模型。将蓄电池等效电路的健台图模型和散热系统的键合图模型耦合在一起，建立了蓄电池系统的键合图模型，并由此导出数学模型，基于ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ平台建立仿真模型，实现了蓄电池的动态仿真，并与ＡＤＶＩＳＯＲ软件的仿真结果进行了比较分析。 关键词：电动汽车；蓄电池；功率键合图；建模仿真 中圈法分粪号：Ｕ４６９，７２文献标识码：Ａ １键合图概述 蓄电池的建模仿真是电动汽车建模仿真中的关键部分。蓄电池的动态特性异常复杂，在充、放电过程中，蓄电池的各项性能参数存在着错综复杂的关系，具有高度非线性。电动汽车在行驶过程中，蓄电池总是处于充、放电交替进行的状态。这些都给莆电池的建模仿真带来很大困难。复杂的蓄电池系统可以利用键合图（ＢｏｎｄＧｒａｐｈ）方法进行有效的建模。键舍图方法在系统动态特性分析中具有许多特点和优势。对各种不同物理系统动态特性的分析均可用键合图法。键合图法特别适用于机、电、液、热等多种能量范畴耦合的综合系统。 键合图实质是一种功率流图，用来描述系统功率的传输、转化、贮存和耗散等情况，目前在许多工程领域中得到了广泛应用。这种方法的一个重要优点是它内含物理约束，如能量守恒、质量守恒和动量守恒等；另一个优点是可以综合多种能量范畴到一个模型中。键台图从系统的角度将多种物理变量统一地归纳成４种状态变量，即势、流、动量和变位变量，同时采用几种通用的标准图形符号根据系统中功率流向建立键台图模型，由键合图模型建立数学模型，实现物理系统的仿真。 键合图方法把真实的物理器件用几种通用的标准图形符号表示出来，称为基本元件。每个基本元件在不同物理系统中都有各自特定的键台组成律和因果关系口“］。 ２蓄电池的键合图模型 ２．１等效电路 当前研究蓄电池的动态特性，主要有两种方法：①利用电化学、热化学理论，分析电池内部物质的工作特性；②寻找蓄电池的等效电路，用等效电路近似模拟其动态特性。 方法①对电池内部出现的现象和动态特性有很好的理论解释，但分析过程复杂，这种方法适用于电池的研究开发和制造。对于电动汽车的开发和建模仿真来说，需要从整体的角度，用一种足够简单的方法近似模拟电池的动态特性，因此方法②是一种合适的方法ｏ］。 蓄电池的等效电路模型有多种，最简单的是内阻模型，将蓄电池等效为一个电压源和一个内阻串联的简单电路，如图１所示。 收稿日期，ｚ００３—１０一２“ 作者简介；赵兴榀（１９７９一），男ｔ山东潍坊人，武汉理工大学汽车工程学院碗士研究生基金项目：教育部重点科研基金资助项目（０２１７Ｓ）．盘ｃ，图１蓄电池内阻模型等效电路 万方数据
基于MATLAB的光伏电池通用数学模型
本文由qpadm贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第 25 卷第 4 期 2009 年 4 月 电 力 For personal use only in study and research; not for commercial use 科 学 与 For personal use only in study and research; not for commercial use 工 程 Vol.25, No.4 Apr., 2009 11 For personal use only in study and research; not for commercial use Electric Power Science and Engineering 基于 MATLAB 的光伏电池通用数学模型 王长江 For personal use only in study and research; not for commercial use （华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102206）摘要：针对光伏电池输出特性具有强烈的非线性，根据太阳能电池的直流物理模型，利用 MATLAB 建立了太阳能光伏阵列通用的仿真模型。利用此模型，模拟任意环境、太阳辐射强度、电池板参数、电池板串并联方式下的光伏阵列 I-V 特性。模型内部参数经过优化，较好地反应了电池实际特性。模型带有最大功率点跟踪功能，能很好地实现光伏发电系统最佳工作点的跟踪。关键词：光伏电池；MPPT；I-V 特性中图分类号：TM615 文献标识码：A 引 言 1 光伏电池特性 随着化石能源的消耗，全球都在面临能源危机，太阳能依靠其清洁、分布广泛等特点成为当今发展速度居第二位的能源 [1] 。光伏阵列由多个单体太阳能电池进行串并联封装而成，是光伏发电的能源供给中心，其 I V 特性曲线随日照强度和太阳能电池温度变化，即 I=f ( V, S, T ) 。目前而厂家通常仅为用户提供标准测试的短路电流 I sc 、开路电压 Voc、最大功率点电流 I m 、最大功率点电压 V m 值，所以如何根据已有的标准测试数据来仿真光伏阵列在不同日照、温度下的 I V，P V 特性曲线，在光伏发电系统分析研究中显得至关重要 [2] 。文献 [ 3~4 ] 介绍了一些光伏发电相关的仿真模型，但这些模型都需要已知一些特定参数，使得分析研究有一些困难。文献 [ 5 ] 介绍了经优化的光伏电池模型，但不能任意改变原始参数。文献 [ 6 ] 给出了光伏电池的原理模型，但参数选用典型值，会造成较大的误差。本文考虑工程应用因素，基于太阳能电池的物理模型，建立了适用于任何条件下的工程用光伏电池仿真模型。
基于Simulink的PEM燃料电池模拟器
基于Simulink的PEM燃料电池模拟器 摘要：基于一种面向控制的质子交换膜燃料电池的模型，本文中设计并实现了一种新型的燃料电池模拟器软件，利用Matlab/Simulink工具箱以及Matlab的界面编程能力，将燃料电池系统模块化，在GUI界面上，用户可以根据需要组合各个子系统构建燃料电池系统，并能向模块库中添加用户的模块。 关键字：燃料电池，模拟器，Matlab/Simulink Abstract: Based on a PEM fuel cell model, which is control oriented, This paper realized a tool named FUEL CELL Simulator, with the help of Matlab/Simulink toolboxes and Matlab GUI programming capability. This tool modularized fuel cells and established a subsystem library, thus enable users to group necessary modules to build up specific fuel cell system and also enable users to add modules into library. Keywords: Fuel cell, Simulator, Matlab/Simulink 1 引言 质子交换膜燃料电池已经大规模的应用在汽车，航天等等领域，因此对其建模，并根据模型性能评估，控制系统设计就显得尤为重要。国际上已有ADVISOR[1]，特定于燃料电池在汽车上模拟。学术界已经提出各种各样的模型，而此类模型大多只模拟燃料电池的部分特性。为了能在工程上使用燃料电池的模型来达到设计控制器以及评估燃料电池，需要一种面向控制的燃料电池模型，Jay T.pukruspan在[2]中提出一种面向控制的燃料电池模型，全面地描述了燃料电池的特性。本文集于此模型，更深入的将燃料电池的各个部分模块化，再基于Matlab/Simulink 和Matlab本身强大的界面编程能力，设计出了一套燃料电池模拟器，用户可以在GUI界面中进行燃料电池系统组合，模拟，辨识以及设计控制器。 2 质子交换膜燃料电池的结构及其面向控制的模型 图1：燃料电池系统的结构图 2.1 燃料电池的结构 燃料电池系统主要包括燃料电池反应堆，压缩机，流量控制器，加热器，散热器，加湿器等，各种不同的燃料电池系统的组成有所区别，图1的结构是复杂系统实验室的燃料电池系统的结构图。将燃料电池系统的各个部件模块化，用户就可以选择所需要的部件，组成合
锂电池matlab simulink建模与仿真
1（全冲全放2（同时冲放3（环境温度4（电流范圉 1（等效电路模型:RC 、内阻、三阶、RNGV 、开路电压 !电池matlab_simul ink 建模与仿真 2（神经网络3（有限元 整车仿真流程
可以将内阻类型细化dl：j FV “件US 9 r ■Sirmilink「立问扁1」阳
电池的等效电路模熨（内阻模翱 ?Simulink 和Simscape 湮立的＜fe 池悭里 ?Simullnk fHSimscape 址卜旳电池柄乜 充放电测试曲线 iCOntwo e) &心""山八“?加小仞 心切■加广砂叭八讨 ffwul ________ 4 _____ First onier HSH ----------------------------------------- --- ----------------------------------------
■Simulink f Stmscape I "iim佇卡 RC模型： Equivalent circuit model (RC) ?Cb；电池电卷即电池容H ?Cc s左面陨化电容 ?Rt：终编电阻 ?Re.电池的内但 ?Rc：电容的内但 RC模型在整车模型中 精确建模:
建立粘确的电池模型 ?Simsaape：?做理謬迪熾捞貝邊槌 ?Op tim ization Toolbox ；电;±的丈际容量计 翼■Sinnulink Destgn Optimization：嗨数;；析 ?Parallel Computing Toolbox< !f仃计翎 ?二阶等效电路电池模型 R x = f(SOC. Cugnt. Voltage. Temperature) TBfmlnoilRMcstencc z End of Ohch ftr庐Resold na [M*iA BrMeh] [Paratitie Sranch] 利用SimscapeS上电池的三阶等效电路模吃 End of Charge Reslang -Wr- CT mb L4rarv nrovxrr
MA ABSimulink 锂电池建模
锂电池是目前在各个能源密集型行业中用途广泛，例如新能源汽车、电力微网、航空航天等。电池模型的建立对研究电池的特性、SOC（state-of-charge）估计、SOH （state-of-health）估计、BMS算法开发以及电池系统的快速实时仿真有重要的意义。 等效电路建模，由于其简单适用性，常常应用在在系统级仿真和控制算法设计过程中。通过实验数据采集、等效电路模型建立和数学优化技术，用相对简单的RC等效电路可以模拟一个电芯。若干电芯模型通过不同类型的并串联方法，形成电池包模型。在电池包模型内，也可加入热电效应仿真。 在上图中，10 个电芯以 10S1P 的形式形成一个电池包（此处工具为 Simscape）。蓝色的线表示电线连接，橙色的表示热交换连接。在图中电芯之间的热交换形式为热对流。 电芯的模型为下图所示：R0 表示内阻，R1C1 表示一对 RC，左边的电压源表示开路电压（Em）。由于只有一对 RC，所以这是一阶等效电路。
上图表明，通过在一个不断充放电的工况下的仿真，我们发现电芯5 和电芯6 有较高的温度，而电芯 1 和电芯 10 温度较低。原因是在串联结构中，位置处于中间的电芯散热较差，而处于边缘的电芯散热较好。 锂电池的型号多种多样，比如镍钴锰三元材料(NMC)、磷酸铁锂(LFP) 等。每种电池的化学特征决定了各自不同的等效电路特征。等效电路的特征由如下两个要点决定： 1.RC 的阶数 2.R0 、RC 和 Em 的数值 下一节中我们将讨论如何获取（估计）上述两个要点数值。 锂电池的老化对模型的影响也是电池模型研究的方向之一。找出模型的拓扑结构和模型参数的改变趋势，对于SOH 的估计有很强的现实意义。本文将在第四章中讨论电池老化对电池模型的影响。
光伏电池的仿真及其模型的应用研究
光伏电池的仿真及其模型的应用研究 Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 陶海亮夏扬张宁扬州大学能源与动力工程学院，江苏扬州２２５１２７ 不论是太阳能发电系统还是风光互补发电系统，熟悉光伏电池的输出特性是设计新能源发电系统的基础和前提。根据光伏电池输出特性关系式，利用ＭＡＴＬＡＢ的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模块搭建了参数和工况可调的光伏电池模型，并运用该模型建立了具有最大功率跟踪（ＭＰＰＴ）功能的光伏发电系统的仿真模型，通过仿真结果可以更好地把握光伏电池的特性，为发电系统的设计和优化打好基础。 光伏电池；数学模型；仿真；最大功率跟踪
当电池
率比较
＠＠［１］苏建徽，于世杰，赵为．硅太阳电池工程用数学模型［Ｊ］．太阳能学报， ２００１，２２（４）＠＠［２］王阳元．绿色微纳电子学［Ｍ］．北京：科学出版社，２０１０＠＠［３］林渭勋．现代电力电子技术［Ｍ］北京：机械工业出版社，２００７ ＠＠［４］李炜，朱新坚．光伏系统最大功率点跟踪控制仿真模型［Ｊ］．计算机仿 真，２００６，２３（６） ２０１１－０９－２１ ＠＠［１］黄柯棣，张金槐，李剑川，等．系统仿真技术［Ｍ］．长沙：国防科技大学 出版社，１９９８ ＠＠［２］Ｊｏｓｅｐｈ Ｎａｌｅｐｋａ，Ｔｈｏｍａｓ Ｄｕｂｅ，Ｇｌｅｎｎ Ｗｉｌｌｉａｍｓ ｅｔ ａｌ． Ｔｒａｎｓｉ ｔｉｏｎｉｎｇ ｔｏ ＰＣ－Ｂａｓｅｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ－Ｏｎｅ Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ［Ｒ］，２００５，Ａ ＩＡＡ－２００２－４８６３＠＠［３］Ｔｈｅ Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ Ｉｎｃ． Ｔａｒｇｅｔ Ｌａｎｇｕａｇｅ Ｃｏｍｐｉｌｅｒ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｇｕｉｄｅ［Ｍ］．２００４ ＠＠［４］刘德贵，费景高．动力学系统数字仿真算法［Ｍ］．北京：科学出版社， ２０００ ２０１１－０８－２５
质子交换膜燃料电池性能的三维稳态建模与仿真(ijeme-v1-n2-12)
I.J. Education and Management Engineering 2011, 2, 75-82 Published Online August 2011 in MECS (https://www.360docs.net/doc/d718483179.html,) DOI: 10.5815/ijeme.2011.02.12 Available online at https://www.360docs.net/doc/d718483179.html,/ijeme 3D Steady Model and Simulation for a Proton Exchange Membrane Fuel Cell Performance Yongsheng Wei a, Hong Zhu b a School of Science, Beijing Jiaotong University, Beijing, 100044, China b Institute of Modern Catalysis, Department of Organi c Chemistry, State key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing, 100029, China Abstract A three-dimensional, steady-state non-isotherm mathematical model for proton exchange membrane fuel cell is developed. The model takes into accounts simultaneously the mass, momentum, energy, species, charge conservation equation and combines electrochemistry reaction inside the cell. The simulation results show that it is easy to improve the fuel cell performance for higher porosity in the diffusion layer, because of the benefit of speeding the gas diffusion, reducing the concentration grads of gas, depressing the ridge board domino offect and falling current density grads. Index Terms: Proton Exchange Membrane Fuel Cell; Porosity; Water Transport; Model; Simulation ? 2011 Published by MECS Publisher. Selection and/or peer review under responsibility of the International Conference on E-Business System and Education Technology 1.Introduction Proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) are promising green power sources for many applications. Simulation research on PEMFC is important for both internal transport phenomena exploration and structural design optimization [1-2]. Water behavior is one of the key factors influence the fuel cell performance. So research on water management issues is very popular in the recent years. The hot topics of these studies were water transportation inside the proton exchange membrane and in the gas diffusion layer [3-8]. At the same time, a few researchers considered the water transport along the gas flow channels [9]. A three-dimensional, steady-state non-isotherm mathematical model for proton exchange membrane fuel cell is developed in the paper. The model takes into accounts simultaneously the mass, momentum, energy, species, charge conservation equation and combines electrochemical reaction inside the cell. Corresponding author: E-mail address:a yongshengwei@https://www.360docs.net/doc/d718483179.html,;b zhuho128@https://www.360docs.net/doc/d718483179.html,
燃料电池的建模仿真
燃料电池的建模仿真 虚拟样机是燃料电池的开发研制中不可或缺的重要工具 燃料电池的发展创新将如百年前内燃机技术突破取代人力造成工业革命，也像电脑的发明普及取代人力的运算绘图及文书处理的电脑革命，又如网络通讯的发展改变了人们生活习惯的信息革命。燃料电池的高效率、无污染、建设周期短、易维护以及低成本的潜能将引爆21世纪新能源与环保的绿色革命。 图1 可拆分燃料电池的模型，可以作为手机电池实现多次充电。 如今，在北美、日本和欧洲，燃料电池发电正以急起直追的势头快步进入工业化规模应用的阶段，将成为21世纪继火电、水电、核电后的第四代发电方式。燃料电池技术在国外的迅猛发展必须引起我们的足够重视，现在它已是能源、电力行业不得不正视的课题。 燃料电池具有很多电子产品的优越性能，其中最突出的是高效率和高能量密度。燃料电池可以将氢、天然气、碳氢化合物中的化学能高效的转化为电能，非常适用于汽车以及固定使用的小规模耗能产品。燃料电池又因为具有很高的能量密度，使得他比普通电池更适于可携带设备。 在大部分汽车发动机中，汽油将燃烧产生的热能转化为机械能,转化效率受到卡诺循环的限制,普通的汽车的转化效率只有20%左右。燃料驱动的车辆，燃料中的化学能首先转化为电能，然后通过电动机将电能转化为机械能。这个过程不可避免的要受到卡诺循环的限制，导致内燃机引擎效率只有20%左右。而燃料电池理论上转化效率可高达90%左右，要远远高于内燃机引擎的效率。在实际应用中，这个效率能达到50%。这意味着使用同样的燃料，燃料电池汽车行驶的距离将是普通汽车的两倍。二氧化碳的排放量也更低，燃料电池低的运转温度几乎可以消除氮、硫氧化物的产生。
2KW质子交换膜燃料电池建模仿真研究
2KW质子交换膜燃料电池建模仿真研究 摘要分析了质子交换膜燃料电池输出能量损失的问题，研究了其发电原理。在机理分析的基础上通过与先验公式的结合，建立了质子交换膜燃料电池的等温稳态数学模型。利用simulink仿真工具在不同电池的温度、供气压力、输出电流密度下进行了仿真实验，并与具体实验数据进行对比，验证了模型的正确性。 关键词PEMFC；数学建模；稳态仿真 燃料电池系统本身是一个复杂的系统，它具有多变量、强耦合、非线性等多种特性。而对于燃料电池的输出特性又受着各种因素的制约，包括温度、压力、湿度、气体流量和负载等诸多外界环境以及内部参数的影响，因此想要完全掌握它的工作原理和动态特性是十分困难的。在进行大量的实际电堆实验的同时，数学模型是分析和优化燃料电池特性的有效工具。模型除了可以用于研究燃料电池工作的各种特性外还可以与其他数学模型相联，分析它在整个供电系统中的特性。为燃料电池的进一步研究和结构设计提供指导作用。 1质子交换膜燃料电池数学模型的建立 质子交换膜燃料电池除了高效、清洁、安静等其他燃料电池所具有的优点，更具有低运行温度、高功率密度、高电流密度、快速响应的特点。但是其内部机理复杂，需要通过建立数学模型对其输入输出特性进行仿真来了解其内部特性，对燃料电池的进一步研究和结构设计提供理论依据。 1.1开路电压 质子交换膜燃料电池的基本的反应是： 2H2+O2→2H2O 反应中反应物是H2和O2生成物是H2O，其中Gibbs自由能的变化就为： 如果不考虑能量的损失，那么电功就等于化学反应所释放出的吉布斯自由能ΔGf。有： 反应物和产物的活度的变化也会影响反应的Gibbs自由能，根据Balmer的热力学理论可以得到下列关于燃料电池反应的吉布斯自由能公式： 从式中ΔGf的数值中查到，a表示反应物或产物的活度，R为理想气体常数，T为温度。式与式联立可以得到： 对公式中的对数进行变换，并且在假设气体均为理想气体的条件下上式可以简化为：
光伏电池的建模与仿真
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/d718483179.html, 光伏电池的建模与仿真 作者：吴洋张嫒嫒侯奎 来源：《科技视界》2017年第09期 【摘要】本文在光伏电池的等效电路模型的基础之上，推导了光伏电池的数学模型，在 工程允许条件下，简化数学模型，建立了光伏电池的简化模型，基于MATLAB/Simulink仿真平台，搭建光伏电池的仿真模型，完成了在不光照条件和不同温度条件下的仿真实验，结果验证了光伏电池简化数学模型正确性和有效性。 【关键词】光伏电池；数学模型；Simulink仿真 【Abstract】Based on the equivalent circuit model of photovoltaic cells， this paper deduces the mathematical model of photovoltaic cells， simplifies the mathematical model under engineering allowable conditions， establishes a simplified model of photovoltaic cells. Based on MATLAB/Simulink simulation platform， The simulation model of the battery is completed and the simulation experiment under the condition of non-illumination and different temperature is completed. The results verify the correctness and validity of the simplified mathematical model of the photovoltaic cell. 【Key words】Photovoltaic cells； Mathematical model； Simulink simulation 0 前言 随着全球的能源问题的日益严峻，人们必须走一条可持续发展的道路[1]。一方面保护环 境使其不被破坏，避免温室效益带来的灾难，而另一方面又要满足人类对化石能源的需求，这俨然已经成为了摆在人们面前的一道难题，因此，大力研究和发展新型清洁能源和可再生能源成为了当今世界能源研究的热门，也是能源发展的必经之路。而太阳能光伏发电具有发电过程简单、没有机械转动部件、不消耗燃料，不排放包括温室气体在内的任何物质、无噪声和无污染的优点。因此，光伏发电成为了国内外的研究热点。其中光伏电池作为太阳能光伏发电的核心，研究光电池的建模具有重要的意义。 1 光伏电池的等效电路模型 通常基于光伏电池的简化电路模型来推导其数学模型，并依照其数学模型搭建仿真模型，光伏电池的等效电路如图1所示。其中Iph为光生电流。而光伏电池面积大小和太阳光的辐照度会影响着Iph值。但当光照强度为零的情况下，光伏电池类似于一个二极管。Id为暗电流。光伏电池输出电流为IL，Voc为开路电压，但需注意的是，开路电压与光照强度有关而与电池面积无关。RL为负载电阻，Rs为等效串联电阻，Rsh为等效旁路电阻。它们均为光伏电池固有内阻，在理想光伏电池参数的计算时可以忽略不计。
基于Matlab的光伏电池板的建模与仿真
基于Matlab的光伏电池板的建模与仿真 【摘要】对光伏电池板的工作原理进行简要分析并给出了其等效电路，建立了光伏池板的数学模型，在matlab/simulink仿真环境下搭建新的光伏池板的仿真模型。基于该新仿真模型模拟了不同太阳光照强度、不同环境温度下的电流—电压（I-V）、功率—电压（P-V）特性曲线。仿真结果与理论上的I-V、P-V曲线完全吻合，证明了新仿真模型的合理性与实用性。对于光伏电池板在现实中的应用具有重要实际意义并对利用恒压法实现光伏电池板的最大功率点跟踪提供理论依据。 【关键词】光伏;电池板;数学模型;仿真 随着人类社会的发展与进步，全球对能源的需求量越来越大，然而石油、煤炭等能源都是非可再生的，并且大量的化石燃料的使用给人类的生存环境造成的巨大的损耗，如全球变暖、环境污染。因此寻求新的清洁能源以代替上述非可再生能源迫在眉睫，近年来，太阳能作为取之不尽，用之不竭且清洁无污染的能源得到了广泛关注与显现了很好的发展前景[1]。光伏电池板是光伏并网系统中关键部件，但是光伏电池板造价昂贵，对太阳光照强度、环境温度、气候条件等外界条件依赖性较强，而光伏池板的I-V、P-V曲线是随着光照强度、环境温度变化并且此变化时非线性的，所以建立光伏池板的数学模型并在Matlab/simulink 仿真环境下搭建仿真模型，模拟电池板I-V、P-V曲线有重要的实际意义，对于光伏电池板的最大功率点跟踪提供理论依据。 1.光伏电池板的工作原理与等效电路 光伏电池板是利用半导体材料的光伏效应的原理制造的，光伏效应就是半导体在接受光照后，激发出电子空穴对分离从而产生电动势的一种现象。光伏池板是将太阳辐射能转换为电能的器件，当光照射在P-N结时，半导体吸收光能后其内部的原子获得光能后产生电子空穴对，并发生漂移运动而分离，电子进入N 区，空穴进入P区，从而在P-N结附近形成电场，N区因电子带负点，P区因空穴带正电。 由光伏池板的工作原理我们可以得出，光伏电池板实际上是一块面积比较的二极管。在光照不变的情况下，光生电流不变，可以看成恒流源。为了方便等效电路的建立，我们做如下等效：用串联电阻Rs等效池板材料呈现的电阻特性（通常为几Ω）、Cj表示PN结本身的电容特性，用Rsh表示电池板的并联电阻（数量级在103Ω），综上所述光伏池板的等效电路如图1.1所示： 图1.1 光伏池板的等效电路 图中，IL为光生电流（恒流源），I为太阳能电池板输出电流（A），U为电池板的输出电压（V），Id是流过二极管的电流（A），I0为反向饱和电流，Ish 为太阳能电池板的漏电流（A）。
蓄电池仿真研究
蓄电池仿真研究 一背景 铅酸蓄电池是电力系统中一种常用的器件 ，在以前的仿真中，我们是把它一个电压源替代 ，但是实 际上，电压源是无法准确描述蓄电池的各种工作特性的 ，尤其对于类似于 UPS 系统开发中，准确 描述蓄电池特性是很重要的，例如放电工作时的端电压变化趋势对于检测电路正常工作，充电 时的注入电流变化过程决定充电器的负载特性，等等。本文的主要目的是介绍运用仿真工具分 析蓄电池特性，以及蓄电池仿真模型中各种参数的理解和设置方法。 二蓄电池的基本特性 铅酸蓄电池作为一个电化学设备，完整描述其性能是极其复杂的，描述其内部过程是化学领域 的任务，我们这里关心的是它在电路中表现出来的外部性能，主要有以下一些。 2.1放电性能 当蓄电池给电路供电的时候，处于放电状态，它具有以下一些基本特性。 2.1.1容量限制 蓄电池是通过活物质反应产生电荷，当它放电时 ，这些活物质被消耗， 在消耗到一定度以前， 蓄电池端电压会维持在某个电平附近 （有轻微下降） 当超过这个限度，电压会急剧下降。一般我们用电池以某个恒定电流放电的电压 -时间曲线来表示, 如图2- 1。 通常，我们用一个电压和时间的曲线 表示这种放电特性，电压急剧下降的 转折点称为"拐点（knee point ） ”,表 示这个时候活物质已经接近消耗殆 尽，此时的对应电压称为放电终止电 压，在应用中应该设置保护电路防止 电池过放电，对应的时间则称为在该 放电电流下的放电时间。 图2-1 2.1.2放电电流的影响 通常电池的容量用安时（A.h ）来表示，字面含义可以理解为指放电时间和放电电流的乘积，但是 实际上，电池的容量是会随着放电电流而变化的，而且，电池的端电压的也是随着放电电流大小而 变化的。不同放电电流时的端电压 --时间关系可以用图 2-2表示。 Discharge Voltage Characteristics (V): t(s)
数值建模与仿真-光伏电池
开发新能源和可再生清洁能源是21世纪世界经济发展中最具有决定 性影响的五项技术领域之一。充分开发利用太阳能是世界各国政府可持续 发展的能源战略决策，其中太阳能发电则最受瞩目。由于目前光伏电池板 转换效率比较低，为了降低系统造价和有效地利用太阳能，该论文对光伏 发电进行最大功率跟踪显得尤为必要。 本文针对如何提高太阳能光伏发电系统的转换效率，分别从工程数学 模型、matlab建模仿真方面对外界环境影响因素就行分析，同时对具有最 大功率点跟踪（MPPT）的控制器的原理进行了研究，并分析比较各测量方 法的优缺点。 Keywords: 太阳能发电；转换效率；MPPT；matlab建模仿真 Abstract The development of new energy and renewable clean energy is one of the five technologies have the most decisive influence in the development of the world economy in twenty-first Century. The full development and utilization of solar energy is the energy strategy of the governments of the world sustainable development, where the solar power generation is the most popular. Due to the current solar photovoltaic conversion efficiency is low, in order to reduce the cost of system and the effective use of solar energy, the pho- tovoltaic maximum power point tracking is particularly necessary. This article base on how to improve the conversion efficiency of solar photovoltaic power generation system, from the aspects of MATLAB modeling and simulation calculation of measurement results