PSIM 光伏电池板模型的使用介绍
基于Psim9中光伏电池物理模型的CVT法最大功率跟踪
根据Psim9中的光伏电池物理模型，使用boost电路，用最简单的CVT法实现最大功率跟踪。
图一为所用光伏电池的参数：图一光伏电池的I-V和P-V曲线最主要受光照强度、温度的影响，呈非线性特点。
忽略温度对电池的影响可以用CVT（恒电压跟踪）法实现一种简单粗略的最大功率跟踪。
图二是光伏电池和负载的特性曲线，他们的交点abcde即为负载在没有最大功率跟踪的工作点，可见大多数情况下负载和光伏电池的阻抗是不匹配的，导致光伏电池输出功率很小，电池利用率很低。
当温度一定时，光伏电池的最大功率几乎落在一定电压的垂线上，光伏电池在这个电压Vn下有近似的最大功率。
若能使负载阻抗匹配，达到将光伏电池的电压稳定在Vn即可实现近似的最大功率跟踪，这就是CVT法。
图三为CVT控制原理图Vsp为电池实际输出电压，Vsp*是给定电压；这里选用Boost 电路拓扑来实现。
具体Psim仿真电路图如图四所示。
图四光伏电池S端是光照强度设定，这里设定400~1000W/m2以频率100Hz变化，以演示最大功率跟踪效果；光伏电池T端是电池环境温度设定，这里设定25~40摄氏度以频率100Hz 变化，相角90度，用以演示温度对CVT效果的影响。
Pmax是电池理论最大功率，Pout是实际光伏电池输出的功率；Vbat是电池输出电压，Vo是负载电压。
由电池参数可知，在1000W/m2光照强度，25摄氏度的条件下Vm=17.1V，仿真条件下假设光伏电池工作环境在1000W/m2左右，Vn=Vm=17.1V，因此设Vsp*=17.1。
得到仿真结果如下图：图中，0.02秒之后系统趋于稳定，分析0.02-0.03秒中的数据可知：在0.02-0.0225秒之间，反映了光照强度1000W/m2，温度25摄氏度时的情况，可见跟踪效果良好，Pout约等于Pmax；在0.0225-0.025秒之间，反映了光照强度1000W/m2，温度40摄氏度的情况，可见跟踪效果变差，Pmax约等于58W，Pout约等于52W，且有约2W的波纹；在0.025-0.0275秒之间，反映了光照强度为400W/m2，温度40摄氏度时的情况，同样可见跟踪效果较差，Pmax等于22W，Pout约等于19W，有波纹；在0.275-0.03秒之间，反映了光照强度400W/m2，温度25摄氏度的情况，可见跟踪效果良好，Pmax等于24W。
基于PSIM的光伏阵列仿真模型的研究
目录摘要 01 介绍 (2)2 光伏电池的理想电路模型 (3)3 光伏阵列的数学模型 (3)4 光伏阵列仿真模型 (4)5 光伏阵列模型仿真结果 (6)6 结论 (10)参考文献 (11)摘要根据光伏电池相关的理论和数学模型，利用PSIM建立一种简单并且准确的光伏阵列模型。
同时，在此模型的基础上建立具有MPPT功能的直流变换器仿真模型。
比较不同环境下的输出曲线的仿真结果以及实验数据。
仿真结果和实验数据吻合，证明了此模型的适用性和准确性。
关键词: 光伏电池；仿真；PSIM；最大功率点跟踪1 介绍太阳能由于具有取之不尽、用之不竭、分布广泛、容易获取和环保清洁等众多优点，已经变得越来越重要，但它亦有一些固有的缺陷：能量分散性大、密度低，光照强度因季节、昼夜的变化具有间歇性，而且受气候、地理环境的影响很大。
因此，为了从光伏阵列中获得最大的能量输出，要求光伏阵列在任意时刻都工作在其最大功率点（MPP）附近。
如何使光伏阵列的负载与其最大功率点相匹配一直是光伏发电领域的研究热点，而计算机仿真则是研究这一内容的有效手段。
光伏电池是光伏发电系统中的关键部件，其I V 特性是太阳辐射强度、环境温度和光伏模块参数的非线性函数。
要实现光伏发电系统的动态仿真，首先一步是如何对光伏阵列IV 特性能进行仿真模拟。
通常有两种仿真建模方法[1]基于光伏阵列物理机制和外特性的建模方法。
两种方法各有千秋，但是基于物理机制的模型由于不利于电路仿真用户解读，尤其在目前光伏阵列产品更新快的时代背景下其模型参数往往与光伏产品的常规参数对应关系不明确而影响仿真精度。
基于外特性的模型则由于其对电路仿真用户的友好接口而具有较高的试用价值。
在光伏发电系统里，如飞行器和卫星的电源系统，光伏阵列所发的电能的质量和性能很差，很难直接供给负载试用，需要使用电力电子器件构成的变换器将该电能进行适当的控制和变换。
DCDC 变换器是通过控制电压的方法将不控的直流输入变为可控的直流输出的一种变换电路。
基于PSIM的光伏发电最大功率跟踪技术仿真
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｍａ ｘ ｉ ｍ ｕ ｍ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ（ ＭＰ Ｐ Ｔ）ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｖ ｏ ｈ ａ ｉ ｃ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ －
块控 制主 电路 开 关管通 断 ， 编 译后 的 Ｄ Ｌ Ｌ文 件 直接 与 Ｐ ｓ Ｉ Ｍ 链 接进 行仿 真 ． 该模 型 可 快速 有 效 地跟
踪光 强 、 温度 变化 ， 具有 建模 简单 、 仿真速 度 快等优 点． 关键 词 ： Ｐ Ｓ Ｉ Ｍ仿 真 ； 光伏发 电 ； 最 大功 率跟踪 ； 动 态链接 库
ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ａ ｎｄ ｑｕ ｉ ｃ ｋ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ．
Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｐ Ｓ Ｉ Ｍ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ； ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｉ ｃ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ； ｍａ ｘ ｉ ｍｕ ｍ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ（ ＭＰ Ｐ Ｔ） ；
（ 郑 州轻 工业 学院 电气 信息 工程 学院 ，河 南 郑 州 ４ ５ ０ ０ ０ ２ ）
摘要 ： 利用 Ｐ Ｓ Ｉ Ｍ软 件 设 计 了光 伏 发 电最 大 功 率 跟 踪 （ ＭＰ Ｐ Ｔ） 仿 真模型． 该 模 型 功 率 主 电路 采 用
Ｂ Ｕ Ｃ Ｋ 变换 器 ， 检 测 电路 用 于测量光 伏 电池板 电压 和 电流信 号 ， 控 制 电路 使 用动 态链 接 库 （ Ｄ Ｌ Ｌ ） 模
基于PSIM的光伏模块建模与电气特性仿真
一
般 说来 ， 在光伏 发 电系统 的研 究 设 计 过程 中 ，
伏发 电系统 和进行 光伏 逆 变 器 的设计 和研究 提 供 了
一
对整个 系统进行仿 真是 一个必不 可少 的环节 ， 而建立
一
个 良好 的仿 真平 台 。
个能 准确反映光 伏模 块 输 出特 性 的仿 真 模 型是 完
ｔ ｅ ｓｍｕａ ｉｎ ｍｏ ｅ ．，一 Ｖ ｎｄ Ｐ — Ｖ ｈ ｒｃ ｅ ｓｉｓｏ ｃｕ ｌＰＶ ｏ ｌ ｒ ｉ ａｅ ｎ ｄｆｅ ｅ ｔｌｇ ｎｔｎ ｉｙ ａ ｄ ａ ｉｎｔ ｈ ｉ ｌｔｏ ｄ １ ａ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔｃ ｆａ ｔ ａ ｉ ｍ ｄｕ ｅａ ｅｓｍｕｌｔｄ ｉ ｉ ｒ ｎ ｉｈｔｉ ｅ ｓｔ ｎ ｍｂｅ ｆ ｔｍｐ ａｕｒ ｙ ＰＳ Ｍ ． Ｔｈ ｏ ｇ ｈ ｉ ｌｔｏ ｅ ｅｒｔ ｅ ｂ Ｉ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉｎ，ｔ ｅ ｅｆｃ ｆｔｅ ｓ ｒｅ ｎ ａ ａｌｌｒｓｓａ ｃ ｓｏ ｈ ｕｐｕ ｈａａ ｔｒｓｉｓ ｏ ｈ ｆｅ ｔｏ ｈ ｅ ｓａ ｄ ｐ ｒｌｅ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｎ ｔ ｅ ｏ ｔ ｔｃ ｒ ｃｅ ｔ ｆ ｉ ｉ ｃ ＰＶ ｄｕｅ ｉ ｎ ｌｚ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｅｅ ｔ ｃ ｌｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉｓｏ ｍｏ ｌ ｓａ ａｙ ｅ ｎ ｈ ｌ ｃｒ ａ ｈ ｒ ｃｅ ｔｃ ｆＰＶ ｄ ｅ ａｅ ａ ｑ ｉｅ ｒ ｌａ ｌ Ｔ ｄ ｌｈ ｓｐｒｖｄｅ ｎ ｉ ｉ ｍｏ ｕｌ ｒ ｃ ｕ ｒ ｄ ｍｏ ｅｃ ｅ ｒｙ． ｈｅ ｍｏ ｅ ａ ｏ ｉ ｄ ａ ａ ｃ ｒ ｔ ｉ ｌ ｔ ｎ ｐ ｗｅ ｏ ｒ ｅ ｆｒｄｙ ｍｉ ｉ ｌｔｏ ｔ ｙ ｏ ｃ ｕ ａｅ ｓｍｕ ａｉ ｏ ｒｓ ｕ ｃ ｏ ｎａ ｃ ｓｍｕ ａｉｎ ｓｕｄ ｆＰＶ ｎｖ ｒｅ ｓｇ ｏ ｉ ｅ ｒｄｅ ｉｎ． ｔ
基于PSIM的光伏电池的仿真
目的是更新和还原路表面已氧化的沥青 ,使其重新发挥原来的作 用 。雾状封层施工后需要较长的时间才能开放交通 ,必须严格掌 握单位面积的喷洒量 。喷洒量过多会在路表面形成一层薄膜而 使路面丧失摩擦阻力 , 必要时需用铺砂的方法来改善其抗滑阻 力 。由于上述原因 , 雾状封层通常主要用于低交通流量 、 低速的 道路和停车场上 ,在高速公路上应该慎重使用 。
3. 5 灌缝和封缝
目前使用乳化沥青进行灌缝和封缝在国内应用的还不是很 广泛 ,国内主要是用乳化沥青来处理较宽的 、 潮湿环境下的裂缝 , 而直接用来灌注较小的裂缝使用较少 。国外使用乳化沥青灌注 已经稳定了的裂缝 , 由于乳化沥青具有很好的流淌性 , 因此乳化 沥青可以很好的填补裂缝 ,并能起到封水的作用 。这一点有待于 进一步研究并大力推广 ,以预防公路沥青路面的水损坏现象 。
( 6) 可以得到光伏阵列的理想输出特性 [ 3 ,4 ] 。
1 光伏阵列物理机制的数学表达
单个光伏电池的输出特性如下所示 :
J = J ph - J 0 ( e k T - 1)
qU
( 1)
2 基于物理机制的光伏阵列的仿真模型
根据光伏阵列的理想输出特性就可以在 PSIM 软件中建立 该模型 ,最直接的方式就是采用 PSIM 已有的器件模块直接搭 建 ,则基于物理机制的光伏阵列模型电路如图 3 所示 。
I all = N p I cell Pall = N s N p Pcell
( 2)
其中 , U cell , Icell , Pcell 分别为单个光伏电池的输出电压 、 电流及 功率 ; N s , N p 分别为光伏阵列中串联和并联电池个数 ; U all , I all , Pall分别为整个光伏阵列的输出电压 、 电流及功率 。则整个光伏 阵列的电路模型如图 2 所示 。 为了达到工程要求的精度 ,光伏阵列输出电流的计算需要增 加参数 A , Rs , Rsh ,从而有 :
PSIM仿真软件使用说明
PSIM仿真软件使用说明PSIM仿真软件使用说明1、引言本文档详细介绍了PSIM仿真软件的使用方法和功能。
PSIM是一款专业的电力电子仿真软件，适用于电力系统、电力电子设备以及其他相关领域。
通过本文档，您将能够了解到PSIM的基本操作步骤，以及如何使用各种功能进行电力电子系统的仿真设计和分析。
2、系统要求在开始使用PSIM之前，请确保您的计算机满足以下最低系统要求：- 操作系统：Windows 7/8/10- 处理器：Intel Core i5或更高- 内存.8GB或更多- 硬盘空间：至少500MB- 显示器分辨率.1920 x 10803、安装PSIM在使用PSIM之前，需要先安装软件。
按照以下步骤进行安装：1) 按照提供的安装程序双击运行。
2) 阅读并同意软件许可协议。
3) 选择安装位置，并“安装”按钮。
4) 等待安装过程完成。
5) 启动PSIM。
4、软件界面介绍PSIM的主要界面由以下几个部分组成：- 菜单栏：包含各种工具和选项供用户操作。
- 工具栏：常用工具的快捷方式按钮。
- 仿真器区域：用于设置仿真器参数和运行仿真。
5、仿真设计PSIM提供了丰富的电力电子器件库和模型，方便用户进行仿真设计和验证。
以下是进行仿真设计的基本步骤：1) 在器件库中选择所需的器件，如开关器件、控制器等。
2) 将所选器件拖放到仿真器区域。
3) 连接器件之间的电路元件，建立系统拓扑结构。
4) 设置器件和电路的参数。
5) 编写控制算法。
6) 运行仿真并分析仿真结果。
6、分析和优化在仿真运行完成后，PSIM提供了各种分析和优化工具，以帮助用户评估系统性能并进行优化。
以下是一些常见的分析和优化工具：- 波形绘制：绘制仿真结果的波形图。
- 参数优化：根据仿真结果，通过调整系统参数来优化性能。
- 频域分析：对仿真结果进行频谱分析，用于研究系统的频率响应。
- 敏感度分析：用于评估系统对参数变化的敏感性。
- 稳定性分析：评估系统的稳定性。
基于PSIM的电导增量法仿真
从图中可以看出，稳定状态时，输出功率与稳定功率几乎相同。
将光伏阵列换成物理模型，仿真如下图所示。
图7物理模块的仿真电路图
为了模拟现实生活中，光照变化对太阳能电池板的影响，在S端口施加变化的光照量。假设正常情况下，光照量S=1000W/ ，由于某种特殊原因，比如云层遮挡等，光照量在t=2s时迅速下降为S=400W/ ，在t=s时，光照量又恢复为S=1000W/ 。电路其他部分保持不变，此时的仿真波形如下图所示：
电导增量法的控制流程图如下图所示：
图3电导增量法控制流程图
仿真软件PSIM中提供了两种太阳能电池板的模型：物理模型（physical model）（图4左）和功能模型（functional model）（图4右）。其中，物理模型比较接近真实的太阳能电池板，S和T分别为光照强度和温度输入，而功能模型无法调节光照和温度。
图2光伏阵列的工作点
无法人为控制外界环境因素的变化，温度和光强在一天中经常是不断变化的，光伏阵列的输出特性也要随之变化，要使光伏阵列始终能够输出最大功率，必须适时改变其所接的负载。通常在光伏阵列和负载之间串联最大功率点跟踪(maximum power point tracking, MPPT)电路来实现。最常用的最大功率点跟踪电路是一个DC/DC变换器，光伏阵列所带的等效负载是DC/DC变换器占空比D和其所带负载R的函数，调节占空比就可以达到改变光伏阵列所带负载的目的，从而实现最大功率点跟踪。
图4PSIM中太阳能电池板模型
PSIM中给出的模型的电流和功率曲线如下图所示，从图中可以看出，功能模型在默认参数下的最大功率约为300W。
图5功能模型太阳能电池板的电流和功率波形图
运用PSIM提供的功能模块进行仿真，仿真电路图如下图所示：
光伏并网逆变器防逆流功能的PSIM仿真研究
光伏并网逆变器防逆流功能的PSIM仿真研究【摘要】提出了一种集成在光伏并网逆变器内部的防逆流方案，并进行了PSIM建模仿真，仿真结果验证了该方案的有效性。
【关键词】光伏并网逆变器；防逆流；PSIM仿真引言[1-2]在光伏发电并网系统设计中，为保护市电网不受任何影响和冲击，需要防止光伏系统电力不馈入市电网，称为防逆流。
所谓逆流，是指当光伏系统产生剩余电力时将该电能送入市电网。
本文提出了一种集成在光伏并网逆变器内部的防逆流方案，并通过PSIM建模仿真验证了所提方案的有效性。
1.光伏并网发电系统防逆流点的选择[3]1.1防逆流系统的通常工作方式1）防逆流的监测方式正向功率监测：正向功率小于设定值时触发防逆流动作正向电流监测：正向电流小于设定值时触发防逆流动作逆向功率监测：逆向功率大于设定值时触发防逆流动作2）防逆流的动作方式切断并网点：直接切断光伏系统与电网的连接来避免逆流停止逆变器工作：通过逆变器控制回路停止其工作来避免逆流降低逆变器功率：通过逆变器控制回路降低其功率来避免逆流1.2防逆流监测点通常设置的位置防逆流监测点的位置选择依据为：1）光伏并网发电系统并网点的上级回路2）监测点下端负载容量尽量大（如主变压器低压侧）3）监测点与光伏系统距离在可靠通信距离以内2.光伏并网逆变器防逆流方案[4]本文以500kW光伏并网逆变器为例，对防逆流方案进行介绍。
防逆流方案集成在光伏并网逆变器内部，监测方式采用逆向功率监测，动作方式采用降低逆变器功率。
图1所示为500kW光伏并网逆变器防逆流电气控制框图。
检测交流电网供电回路三相电压、电流，三相电压、电流各对应相分别作乘后相加，其和经剪切频率为50Hz的低通滤波器滤波得到功率直流量，该功率直流量与给定逆向功率设定阀值Panti_ref作差，其差值经比例系数k后送给电压外环。
如果电网供电回路逆功率大于Panti_ref，防逆流控制立即降低光伏并网逆变器的输出功率。
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PSIM9.0学习笔记1——光伏电池板模型的使用
今天看了看PSIM9.0里面的光伏板模型，顺带测试了一下，感觉非常简单实用，以后要做光伏这方面研究的童鞋就不用纠结怎么建光伏电池板的模型了，直接拿来用就可以了。
1.光伏板模型就在PSIM9.0的elements-power-renewable energy里面，有两种，一种是物理模型的，一种是功能模块的，物理模型更接近于真实的板子，有两个输入，分别对应照度和温度，正负输出端，还有一个可以观测最大功率的接口，如下图所示
功能模块顾名思义就是只用来实现光伏板电池功能的模块了，只有正负端输出，只需要给定他的开路电压，短路电流，最大功率点电压和电流即可，那么在不要看光照温度影响的条件下可以简单的来用，如下图所示
我个人觉得要研究光伏电池特性，最大功率跟踪，以及更实际一点儿的研究的时候就用物理模块，而光伏板只是最为一个输入电压来看的话那就用功能模块应该就能满足了……当然我还没往后做，仅仅是感觉哈……
同时PSIM9.0里面还有一个计算光伏板物理参数的工具，叫solar module，可以通过电池板的参数，也就是一般电池板所提供的最大功率，开路电压那些参数，计算出那些光伏板等效电路里面的诸如串联电阻、饱和电流，温度系数之类的值，同时能够看到该参数下的电流电压和功率电压关系曲线，方便我们使用物理模块时对参数进行设置，如上图所示
那么基于以上，我把我用的电池板参数填上去，用物理模块测试，同时光强由400-1000每200变化一次做了一下仿真，以下就是测试电路和测试波形。
输出波形
以上就是我刚对PSIM9.0里面的光伏板做的学习，当然只是很简单的学习并且用了一下，各位大侠们看了之后不要鄙视哈……如果有有错的或者理解不对的地方还请各位大侠帮忙指正！~~
后续继续做MPPT实验和逆变器的实验，慢慢做，然后再发上来大家一起讨论学习哈。