光伏电池仿真
光伏仿真参数
光伏仿真参数是用于模拟和分析光伏发电系统性能的一系列参数。
这些参数对于评估光伏组件在不同条件下的性能以及优化系统设计具有重要意义。
常见的光伏仿真参数包括：
光照强度：模拟太阳光的照射强度，以单位瓦特/平方米（W/m²）表示。
温度：模拟组件的工作温度，可以用来分析温度对光伏组件性能的影响。
光谱分布：模拟太阳光的光谱分布，包括可见光、紫外线和红外线的比例。
偏置电压：模拟光伏电池板输出的电压值。
电流密度：模拟电池板输出的电流密度，通常以单位安培/平方米（A/m²）表示。
转换效率：衡量光伏电池板将太阳能转换为电能的效率，以百分比表示。
阴影遮挡：模拟由于建筑物、树木或其他物体遮挡对太阳光的影响。
风速：模拟风速对光伏组件产生的机械载荷和风阻。
湿度：模拟环境湿度对光伏组件的影响。
沙尘覆盖：模拟沙尘覆盖对光伏组件性能的影响。
这些参数可以通过光伏仿真软件进行模拟和分析，以评估光伏发电系统的性能、预测未来运行情况并优化系统设计。
在设计和分析过程中，还需要考虑其他因素，如地理位置、安装角度、地理位置等，以确保仿真结果的准确性和可靠性。
光伏电池仿真实验注意事项
光伏电池仿真实验注意事项
1. 做光伏电池仿真实验，可别一上来就瞎捣鼓呀！就像做饭不能乱加调料一样，咱得先搞清楚实验步骤。
比如说，你不先了解设备怎么用，那不是等着出乱子嘛！
2. 一定要仔细检查设备呀！这可不是开玩笑的，就好比你出门不检查钥匙带没带，等回来发现进不去门，那不傻眼啦！我之前就有一次没检查好设备，结果实验做得一塌糊涂。
3. 数据记录可不能马虎啊！这就跟记账一样，记错一个数可能就全乱套啦。
你想想，要是记错了关键数据，那后面的分析还能对吗？
4. 实验过程中要专注呀！别三心二意的，就像开车分心容易出事故一样。
我有个朋友做实验时总走神，结果出了好多错。
5. 遇到问题别慌张呀！慌张能解决啥问题呀，得冷静下来想想办法。
就如同走路摔了一跤，爬起来拍拍土继续走呗。
6. 注意安全啊朋友们！这就跟过马路要看红绿灯一样重要。
电可不是闹着玩的，要是不小心出点事咋办？
7. 团队合作很关键哦！一个人可忙不过来，这就好比打篮球，光靠一个人能赢吗？大家一起分工合作多好呀。
8. 实验后要及时整理呀！你可别做完就不管了，就像打完仗要打扫战场一样。
不整理好下次怎么用呢？
9. 总之，做光伏电池仿真实验要用心、细心、专心！只有这样才能做好实验，得出可靠的结果呀！。
基于simulink的带有M功的光伏电池的仿真
根据仿真结果的分析，对光伏电池的设计和参数进行 优化，提高其性能指标。
04
带有m功的光伏电池性能优化 研究
Байду номын сангаас
m功对光伏电池性能的影响
01
02
03
提升充电效率
m功有助于提高光伏电池 的充电效率，减少充电时 间，同时能够更大程度地 利用光照资源。
优化光能转化
通过m功的调节，可以有 效减少光能的损失，提高 光伏电池的光能转化效率 。
光伏电池原理介绍
光伏效应
描述光照射在光伏电池上，其内部PN结由于光能激发产生电动势的现象。
电流电压特性
描述光伏电池输出电流和电压之间的关系。
光伏电池数学模型建立
电路方程
建立描述光伏电池的电路方程，包括电流、电压、电阻等参数。
二极管模型
考虑PN结的反向饱和电流和温度效应，引入二极管模型。
带有m功的光伏电池模型建立
温度
考虑环境温度对光伏电池性能的影响 ，测定并记录电池的温度。
其他因素
如灰尘、阴影等，这些因素都会对光 伏电池的性能产生影响，需要进行相 应的参数调整。
仿真模型的搭建
01
基于Simulink的仿 真模型
利用Simulink软件，根据光伏电 池的工作原理和数学模型，搭建 相应的仿真模型。
02
03
模型参数设置
06
参考文献
参考文献
01
02
03
[1] 张三, 李四. 光伏电池建模与仿真 研究[J]. 电力科学与技术学报, 2020, 35(2): 1-10.
[2] 王五, 赵六. 光伏电池最大功率点 跟踪算法研究[J]. 太阳能学报, 2019, 40(8): 20-27.
光伏电池simulink仿真 毕设
摘要太阳能作为一种新兴的绿色能源，以其取之不竭、用之不尽、无污染等优点，受到人们越来越多的重视。
光伏发电是充分利用太阳能的一种有效方式之一。
由于目前光伏电池板的价格比较高，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，从建模仿真方面对具有最大功率点跟踪的控制器进行了研究，提出了一种新的最大功率点跟踪方案。
本文主要任务如下：首先，本文介绍了论文的相关研究背景、选题意义、以及论文的主要工作。
其次，分析了太阳能电池板的工作原理，利用MATLAB/simulink模块对不同环境及不同日照强度下的太阳能电池输出特性进行了建模、仿真。
再次，介绍并分析了最大功率点跟踪原理，以及常用的几种跟踪方法。
介绍了三种常用的DC/DC变换器的工作原理。
紧接着，对干扰观察法和电导增量法进行了建模和仿真，针对电导增量法提出了一种适合车用的改进方案。
仿真结果表明新的方案在一定条件下可以显著减小最大功率跟踪系统响应时间。
而后，用CATIA软件对第一代太阳能车进行了设计，建立了蓄电池驱动电机和蓄电池充电系统电路。
最后，针对充电系统的电流、电压开发了一个简单的检测分析软件。
关键词：太阳能；最大功率跟踪； MATLAB仿真； DC/DC变换器AbstractSolar power is a new green power. It is regarded as clean, pollution-free, and inexhaustible. Photovoltaic conversion is an effective way to use solar power. Because the price of photovoltaic cell is expensive and conversion effi-ciency is low presently, the Maximum Power Point Tracking is absolutely nec-essary, in order to decrease system cost and increase efficiency. Aims at how to increase the efficiency of conversion for the photovoltaic energy system, this paper researches the solar controller with maximum power point tracking (MPPT) and presents a novel MPPT method from the simulation.The main work of this paper is as follows:First, introduces the background, significance, work.Second, analyzing the principle of the solar panel and using the MATLAB software to build the simulation of the output characteristic for the solar cell under different temperature and isolation.Third, introduces the MPPT principle, comparing several common MPPT methods and find out their advantage and disadvantage. Then analysis three DC/DC converters’principles.Forth, using the MATLAB software simulink toolbox to build the simula-tion of the Perturbation And Observation method, Incremental Conductance method and improved the Incremental Conductance method. The result of the simulation demonstrates that the new strategy can reduce the responding time of the system.Fifth，using the CATIA software to build the first generation solar car 3Dmodel. Then build the circuit of the MPPT system.Last, write a program to analysis the current and voltage of the system. Keywords：Solar Energy ; MPPT ; MATLAB Simulation ; DC/DC Converter目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 光伏产业的发展现状 (2)1.2.1 国外光伏产业发展现状 (2)1.2.3 国内光伏产业发展现状 (3)1.2.3 太阳能车发展现状 (4)1.3 本课题的意义 (6)1.4 本文主要内容 (7)第2章光伏电池特性及其仿真模型的建立 (8)2.1 光伏电池的工作原理 (8)2.2 光伏电池等效电路 (9)2.3 光伏电池仿真模型的建立 (10)2.3.1 工程用光伏电池的数学模型 (10)2.3.2 光伏电池的simulink模型 (12)2.4 本章小结 (17)第3章光伏发电系统最大功率点跟踪系统的研究 (18)3.1 最大功率点跟踪的概念 (18)3.2 最大功率点跟踪的原理 (19)3.3 常用最大功率跟踪控制算法 (20)3.3.1 恒定电压法 (20)3.3.2 干扰观察法 (21)3.3.3 电导增量法 (22)3.4 DC/DC电路实现光伏电池最大功率点跟踪原理 (24)3.5 典型DC/DC变换电路 (25)3.5.1 降压式变换器（Buck） (25)3.5.2 升压式变换器（Boost） (29)3.5.3 升降压式变换器（Buck-Boost） (32)3.6 最大功率跟踪控制算法simulink仿真分析 (34)3.6.1 降压式变换器建模 (34)3.6.2 干扰占空比的最大功率跟踪算法 (37)3.6.3 干扰观察法 (39)3.6.4 电导增量法 (42)3.7 车用光伏电池最大功率跟踪仿真与分析 (44)3.7.1 车用最大功率跟踪方案 (45)3.7.2 车用最大功率跟踪方案仿真分析 (46)3.8 本章小结 (49)第4章第一代太阳能原型车制作 (49)4.1 车辆系统原理图 (49)4.2 原型车CATIA建模 (50)4.3 电池驱动直流电机电路设计 (51)4.3.1 单片机的选择 (51)4.3.2 直流电动机脉宽调速（PWM）系统设计 (52)4.4 最大功率跟踪电路设计 (55)4.4.1 主回路实现 (55)4.4.2 驱动电路 (56)4.4.3 检测电路 (57)4.4.4 与计算机通讯电路 (57)4.4.5 电源电路 (58)4.4.6 光伏发电系统主要电路原理图 (58)第5章光伏电池电流、电压检测分析软件 (60)5.1 MATLAB软件编程 (60)5.2 光伏电池电流、电压检测分析软件 (61)5.3 本章小结 (61)结论致谢参考文献第1章绪论1.1 课题背景能源，是人类赖以生存根本，其中化石能源作为目前全球消耗的最主要能源，不仅给地球环境带来了严重的破坏，而且正在一天天走向枯竭。
太阳能光伏电池全过程仿真模型研究
太阳能光伏电池全过程仿真模型研究太阳能光伏电池是一种基于光电效应转化太阳能为电能的装置。
由于其环保、经济、安全、长寿命等特点，近年来得到了广泛的研究和应用。
而在研究和应用中，仿真模型则是一项重要的工作。
一、太阳能光伏电池的基本原理太阳能光伏电池基于半导体PN结构，由P型半导体和N型半导体相接，在两者交界处形成一个电场。
当太阳光照射在P-N结的界面上时，被吸收的光子能量将释放出电子和空穴，导致电子和空穴在P-N结的界面处发生迁移，并形成电动势。
这个电动势将产生电流，从而将太阳能转化为直流电能。
二、太阳能光伏电池的仿真模型太阳能光伏电池的仿真模型可以分为两个部分：光伏发电模型和电路模型。
1. 光伏发电模型光伏发电模型描述了太阳能光伏电池的输出特性。
该模型涉及到光伏电池的输入参数（太阳辐射和温度）以及材料参数（短路电流、开路电压、填充因子等）。
在光伏发电模型中，太阳辐射可以用标准太阳辐射光谱模型（AM1.5G）来模拟。
同时，由于温度对光伏电池性能的影响，需要考虑温度对太阳能光伏电池的电子迁移率和扩散率的影响。
在材料参数方面，短路电流、开路电压和填充因子是光伏电池的主要性能参数，它们与光伏电池的材料和制造工艺有关。
在建立光伏发电模型时，需要结合实际测试数据及公式进行参数的确定。
2. 电路模型电路模型是太阳能光伏电池输出电能的转换和控制过程的模型。
该模型通常由直流-直流变换器（或DC/AC变换器）和电池电压/电流测量电路组成。
直流-直流变换器将光伏电池的输出转化为适宜的直流电压，并保证输出电流符合负载电流需求。
在电路模型建立中，需要考虑典型负载和变换器的响应特性，并配合控制策略，实现太阳能光伏电池输出电能的最大匹配、最大跟踪与充电/放电控制等功能。
三、太阳能光伏电池的仿真模拟分析太阳能光伏电池的仿真模拟分析是利用计算机进行电路仿真和模拟的过程。
通过模拟太阳能光伏电池在不同条件下的电力输出，可以得到太阳能光伏电池的电性能特性曲线、效率、最大功率点、功率图、电压图等信息。
太阳能光伏发电系统建模与仿真
太阳能光伏发电系统建模与仿真随着人们对环保意识的不断加强，太阳能光伏发电系统的需求量在逐渐增加。
为了更好地了解该系统的工作原理和性能，建模与仿真成为了必要的研究手段。
一、太阳能光伏发电系统的工作原理太阳能光伏发电系统主要由光伏电池、光伏逆变器和电网组成。
光伏电池是将太阳能转化成电能的核心部分，它是由多个电池片组成的，每个电池片都是由两层硅晶体和P-N结构组成的。
当光照射到光伏电池上时，电池片中的P-N结构会通过光生电效应形成电子-空穴对，进而产生电压和电流。
然后这些电能会通过光伏逆变器转换为与电网相适应的直流电或交流电。
二、太阳能光伏发电系统的建模为了了解太阳能光伏发电系统的工作状态，必须对其进行建模。
在建模时，需要将光伏电池、逆变器及电网等部分分别进行建模，且分别建立相应的模型。
光伏电池是太阳能光伏发电系统的核心，因此需要着重研究其模型。
理想情况下，光伏电池可以被建模为一个单一的电流源，其效应等同于一个弱光源或一个电阻。
常见的光伏电池模型有单二极管、单指数电阻和多指数电阻模型等。
而光伏逆变器则可以使用各种电子元器件和电路组件组成，如电感、电容和开关管等。
三、太阳能光伏发电系统的仿真与建模相比，仿真更为复杂。
在仿真中，需要模拟不同的实际工况，如天气条件的变化、电池温度的变化等。
常见的仿真软件有PSpice、MATLAB等。
在仿真时，需要根据实际情况确定相应的输入参数，如光伏辐照度、空气质量等，然后根据所建模型及输入参数进行仿真计算。
在完成仿真后，可以对仿真结果进行分析，评估系统的性能指标以及各种因素对系统性能的影响。
仿真还可以帮助优化系统的设计，确定逆变器的控制策略等。
四、太阳能光伏发电系统的应用前景太阳能光伏发电系统已经广泛应用于很多领域，如居民住宅、商业、工业等。
在居民住宅中，太阳能光伏发电系统可以为家庭供电，实现自给自足；在商业领域中，太阳能光伏发电系统可以降低企业的用电成本，提高企业的经济效益；在工业领域中，太阳能光伏发电系统可以帮助企业减少能源消耗和排放，提高企业的生产效率。
（完整版）光伏发电的MATLAB仿真
（完整版）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）记录实验数据表1当T=290K时S=1305W/m2时的测试数据表2当T=287K时S=1305W/m2时的测试数据表3当T=287K时S=1278W/m2时的测试数据⼆、实验结果处理与分析1.实验数据的整理和选择使⽤MATLAB软件其中的simulink⼯具进⾏模型的搭建。
再对其进⾏仿真，得到仿真曲线。
使⽤Excel表格输⼊实验所测得U、I、P，在对其⾃动⽣成I-V，P-V曲线。
2.绘制不同光照强度下、不同温度下光伏电池的I-V、P-V特性曲线；图11 I-V曲线图12 P-V曲线当T=290K时S=1305W/m2时的测拟合曲线图13 I-V曲线图14 P-V曲线当T=287K时S=1305W/m2时的拟合曲线图15 I-V曲线图16 P-V曲线当T=287K时S=1278W/m2时的拟合曲线3.所得实验数值和预习所得理论值⽐较，进⾏实验结果的误差分析所得实验数值和预习所得理论值⽐较，仿真波形开路电压均⽐实验所得的开路电压⼤，仿真波形最⼤功率也⽐实验所得最⼤功率⼤，所取得最⼤功率值对应的电压值也是仿真时⽐实验时的⼤，造成这个现象的原因有以下⼏点：（1）由于天⽓原因，真实测试环境的光照强度有些不稳定，前后变化幅度明显，这也导致了⼀部分的误差。
光伏电池实用仿真模型及光伏发电系统仿真
目录
01 一、光伏电池实用仿 真模型的基本原理和 设计流程
二、不同类型光伏电
02 池组件的性能和优缺 点
03
三、仿真软件的应用 和发展趋势
04 四、总结
05 参考内容
随着人们对可再生能源的重视和光伏技术的不断发展，光伏电池实用仿真模 型及光伏发电系统仿真的研究变得越来越重要。本次演示将探讨光伏电池实用仿 真模型的基本原理和设计流程，并对比分析不同类型光伏电池组件的性能和优缺 点，最后展望未来光伏电池技术的发展前景。
三、仿真软件的应用和发展趋势
仿真软件在光伏电池实用仿真模型中发挥着重要作用，通过仿真软件可以对 光伏电池组件的性能进行模拟和分析，进而为整个光伏发电系统的设计和优化提 供有力支持。目前，市面上有很多成熟的仿真软件可供选择，例如MATLAB、 Simulink、TracePro等。这些软件都具有一定的优点和局限性，需要根据具体需 求进行选择。
仿真模型
在MatlabSimulink中，可以建立光伏电池的仿真模型以进一步研究其性能。 模型包括电路连接、模拟光照条件、设置定时事件等。通过调整模型中的参数， 可以仿真分析光伏电池在不同条件下的输出电压和电流。
实验结果与分析
通过实验验证了仿真模型的正确性和可行性。实验结果表明，光伏电池的输 出性能受到光照强度、温度等参数的影响较大。在相同条件下，短路电流密度 Jsc随着光照强度的增加而增加，开路电压Voc随着温度的升高而降低。这些结果 与仿真结果相一致，进一步验证了仿真模型的可靠性。
参考内容
随着可再生能源的日益重视和广泛应用，太阳能光伏发电技术在电力系统中 的地位也日益重要。其中，太阳能光伏发电并网系统的建模和仿真对于优化系统 性能，确保稳定运行具有关键的作用。
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0
1)
V IR ' s R'
sh
使用 ns 串时数学模型为
V
I
IL
I (e( ns
IRs ) 13.8
0
1)
ns IRs Rsh
将串并联整理得
I
np I L
( np V I Rs ns ) 13.8
I 0 np (e ns np
1)
np V I Rs ns Rsh ns
np I L
( np V I Rs ns ) 13.8
第一章 光伏电池仿真
1.1 单个光伏电池数学模型
q (V [
IRs ) ]
I I L I 0 e AKT
1
V IRs Rsh
I I e 1 ( V IRs ) 0.02
L
0
V IRs Rsh
其中 q 1.6 10 19 ， k 1.38 10 23 ，T 为光伏电池的工作温度取
质因子（当 T=330K 时，约为 2.80 0.15 ）在这里取 2.8，
I
IL
I (e(V IRs ) 13.8 0
1)
V
IRs
Rsh
300，A 为二极管的品
其中 I L 为电池发出的电流模型如下：
I L I sc {1 ht (T Tr )}
I sc { 1 6.4 10 4 (T 273)}
100
I 0 为微伏级，这里去 8e-4；
据此可以建立 Matlab 仿真模型（参考 PV_Unit.mdl ），如图所示
I 0 np ( e ns np
1)
V
I Rs ns np
Rsh ns
np
np I L
V I Rs ns
(
np ) 13.8
I 0 np ( e ns
1)
V
I Rs ns np
Rsh ns
np
取新的并联电阻为： R" Rsh ns ；
sh
np
取新的串联电阻为： R" Rs ns ；
s
np
V I Rs ns
单电池波形如下： X 轴表示输出电压， Y 轴表示输出电流。下图分别为输出电压，电流，功率。
1.2 光伏电池并联模型
当光伏电池组使用 np 并时数学模型为
I
np I L
(V I Rs ) 13.8
I 0 np (e np
1)
V I Rs np
Rsh
np
I' L
I (e '
(V
IR
' s
)
13.8
(
np ) 13.8
V I R"
(
s ) 13.8
取新二极管电流为： I d I 0 n p (e ns
1) I 0 np (e ns
1)
根据上述公式可以搭建串并联仿真模型（参考文件 如图所示
PV_800V_500A.mdl ）；
将上述模型进行封装，如图所示
该模型为短路电流为 0.2A；开路电压为 400mV；使用 2000 个串联， 2500 个并联可以产生 800V，500A 的模组；仿真如下