基于MATLABSimulink光伏电池模型的研究
simulink中battery model模块
simulink中battery model模块xSimulink中Battery Model模块摘要：本文介绍了在Simulink中使用Battery Model模块进行电池模型仿真的基本步骤。
该模型利用模型电池的材料和结构特性，对电池的电压、容量和温度的变化进行模拟。
通过模型仿真可以帮助电池设计人员更好地了解电池的性能，从而提高电池的效率和可靠性。
1、介绍Battery Model模块，简称BM模块，是Simulink（一种用于表示和仿真电路的流程图化编程工具）中的一种基础模块。
它主要用于模拟电池的运行，包括电压、容量和温度变化情况。
该模块利用模型电池的材料和结构特性，对电池的电压、容量和温度的变化进行模拟，从而为电池设计人员提供参考。
2、工作原理Battery Model模块的模拟原理主要是运用了模型电池的相关参数和结构特性，将电池的电压，容量，温度变化，以及电池的充放电行为，进行模拟出来。
电池表面温度的变化利用模型电池的热传导特性来模拟，当电池进行放电时，放电过程中的电池电压变化利用模型电池的容量曲线来模拟，并利用模型电池的容量和电压的关系来模拟，以及模拟电池在放电过程中的容量衰减。
3、模型使用（1）模型建立要使用Battery Model模块，首先要建立Simulink模型，在模型中添加Battery Model模块，然后添加模型中的信号源，并配置它们的参数，最后将模型中的端口连接好，就可以完成模型的搭建和配置工作。
（2）仿真运行在完成模型的搭建和配置工作后，可以点击Simulink的“仿真”按钮，从而开始运行模型仿真，此时系统会根据模型设置的参数，对电池的电压、容量和温度的变化情况进行仿真。
（3）仿真结果完成仿真后，Simulink会将仿真结果用图像形式显示出来，可以查看电池的电压、容量和温度的变化情况，以及电池充放电的行为等，从而获取电池的运行情况。
4、总结Battery Model模块可以根据模型电池的材料和结构特性，对电池的电压、容量和温度的变化进行模拟，从而为电池设计人员提供参考，促进电池性能的提高。
Simscape系统模块光伏电池的功率仿真
Simscape系统模块光伏电池的功率仿真作者：孙丽娜来源：《电子技术与软件工程》2017年第16期摘要国内外对最大功率点跟踪的仿真已经有不少文献，但是很多都针对固定电压或者固定功率进行追踪，并不能说明在功率流的情况下追踪的效果，本文借助Matlab软件的Simscape系统模块建立光伏电池的功率级的仿真模型，实现了最接近物理模型的最大功率点跟踪的仿真。
【关键词】最大功率点跟踪仿真扰动观察光伏电池是一种输出特性随外界环境变化不断变化的电源，要充分利用光伏电池的能量，提高光伏电池系统的供电效率可以对光伏电池的输出电流和电压进行跟踪，以实现最大功率即最大功率点跟踪。
本文借助Matlab软件的Simscape系统模块建立光伏电池的功率级的仿真模型，实现了最接近物理模型的最大功率点跟踪的仿真。
1 基于Simscape的光伏电池MPPT的仿真在Simscape中搭建不带MPPT控制的光伏电池模型。
测量负载的电流与电压，并得出负载的实时功率图线，IGBT通过PWM模块生成的脉宽调制的信号进行开关动作，PWM_Uref给PWM模块参考信号。
PWM模块为电压控制型，可用表达式：进行求出合适的脉宽，这里设置Umax为10V，Umin为0V，而Uref是外加参考电压，可用MPPT算法进行控制。
设置L=156.25uH，C=100uF，负载为25Ω，PWM的频率为20kHz，通过控制PWM模块的参考电压进而控制负载获得的功率。
如图1所示为设置PWM_Uref分别为1V、5V、7V，即占空比D=10%、50%、70%的负载功率情况。
可以发现，不同占空比对负载获得功率的影响，D=10%时，负载获得的功率在85W左右，D=50%时，负载获得的功率在l05W左右，而D=70%时，负载获得的功率在55W左右。
50%的占空比比10%和70%的占空比负载获得的功率要大，因此负载要获得最大功率时，必须要加上一个占空比合适的PWM波形。
带有 MPPT 功能的光伏阵列 Matlab 通用仿真模型概要
• 1248 •系统仿真学报 Vol. 17 No. 5JOURNAL OF SYSTEM SIMULATION May 2005带有MPPT功能的光伏阵列Matlab通用仿真模型茆美琴，余世杰，苏建徽（合肥工业大学能源研究所，合肥 230009；2教育部光伏系统工程研究中心，合肥 230009）摘要：基于光伏模块直流物理模型，在matlab仿真环境下，开发了光伏阵列通用仿真模型。
利用该模型，可以模拟任意太阳辐射强度、环境温度、光伏模块参数、光伏阵列串并联方式组合下的光伏阵列I-V特性。
此外，该模型还融合了光伏阵列的最大功率跟踪（MPPT）功能，可以用于光伏发电系统和风光复合发电系统的动态仿真。
关键词：光伏阵列特性；光伏并网系统；MPPT；Matlab仿真文章编号：1004-731X (2005) 05-1248-04 中图分类号：TP391.9 文献标识码：A Versatile Matlab Simulation Model for Photovoltaic Arraywith MPPT FunctionMAO Mei-qin, YU Shi-jie, SU Jian-hui2(Institute of Energy Research, HeFei University of Technology, Hefei 230009, China; Research Center for Photovoltaic System Engineering, Ministry of Education, Hefei 230009, China)Abstract: A Versatile simulation model for photovoltaic array is developed based on the DC physical model of photovoltaic module under Matlab environment. By the model，the I-V characteristics of photovoltaic array with different combinations can be simulated at any corresponding insolation level, ambient temperature and parameters of the photovoltaic module. In addition to that, the model includes the function of Maximum Power Point Tracking(MPPT) . It can be used in the dynamic simulation of photovoltaic systems and wind -solar hybrid systems.Keywords：characteristic of photovoltaic array; photovoltaic grid connected system; MPPT; Matlab simulation引言太阳能是当今发展速度居第二位的能源。
基于MATLAB与PSIM软件光伏故障联合仿真平台设计
姜萍等:基于MATLAB与PSIM软件光伏故障联合仿真平台设计120《激光杂志》2021年第42卷第2期LASER JOURNAL(Vol.42,No.2,2021)•光通信与网络•基于MATLAB与PSIM软件光伏故障联合仿真平台设计姜萍,代金超河北大学电子信息工程学院，河北保定071002摘要：太阳能光伏阵列的故障分析是提高其效率、安全可靠性和适用性的一项重要工作。
为进一步提高故障光伏系统的建模准确性，简化操作步骤，提出了一种新型联合仿真模型的方法。
以辐照度和温度作为外界环境参数输入，结合MATLAB和PSIM软件各自的优势，实现模型的参数辨识，实时数据交互通讯。
通过输入仿真故障类型M值来实现随机阴影等参数的相应改变，得到每种异常工作状态下对应的电压、电流等数据特征值。
最后经过结果对比，仿真精度能始终控制在5%以内，实验结果证实了所搭建模型的准确性及有效性。
关键词：光伏阵列；故障分析；联合仿真；参数辨识；数据交互中图分类号:TN315文献标识码：A doi：10.14016/ki.jgzz.2021.02.120Design of photovoltaic fault joint simulation platform based onMATLAB and PSIMJIANG Ping,DAI JinchaoSchool of Electronic Information Engineering,Hebei University,Baoding071002,ChinaAbstract:Fault analysis of solar photovoltaic array is an important work to improve its efficiency,safety,reliability and applicability.To improve the modelling accuracy of the fault photovoltaic system and simplify the operation steps,a new joint simulation model method is proposed.Taking irradiance and temperature as the input of external environment parameters,combined with MATLAB and PSIM software z s advantages,the model parameter identification and real-time data communication were realised.By inputting m value of simulation fault type to realise the corresponding change of parameters such as random shadow,the corresponding data eigenvalues of voltage and current under each abnomial working state are obtained.Finally,by comparing the results,the simulation accuracy can always be controlled within5%.The experimental results confirm the accuracy and effectiveness of the model.Key words:photovoltaic array；fault analysis；joint simulation；parameter identification；data interaction1引言近几年来，世界各国逐渐意识到能源危机对本国的影响日益增大,而太阳能作为最有代表性的新型能源,凭借其可再生、高效、无污染的特点，很早进入了人们的视野并引起了广泛关注，而其中的太阳能用于发电最为常见。
基于Matlab Simulink的110kV变电系统建模及故障仿真分析
基于Matlab Simulink的110kV变电系统建模及故障仿真分析作者：杨涛来源：《建筑工程技术与设计》2014年第30期摘要：本文引入了Matlab Simulink仿真手段，搭建110kV小型中性点接地变电系统；设定初值并拟定变压器参数，利用变压器差动保护原理搭建差动电流生成模块；模拟变压器主保护区内外故障，将所得电流、电压以及差流波形直接输出进行观察分析，直观明了地验证变压器主保护原理。
关键词：Matlab Simulink；变电系统；故障分析；系统仿真1.简介随着智能电网和超高压技术的不断发展，电力系统变得十分复杂，易发生故障且难以进行有效的预测和准确进行故障位置与故障类型的判断。
变电站作为电网节点，一旦发生故障，影响面非常大；而对于变电系统故障的判断主要依据经验，而缺乏有效的判断、识别依据，需要对变电系统故障的特征进行分析，通过仿真研究变电系统发生故障的特征信息，以为故障的快速识别与判断提供必要的理由与参数依据。
MATLAB即是一种程序语言，不仅可进行各类线性代数及特殊函数的运算，而且具有很好的绘图功能；用户可依照需求建立图形界面，绘制各类两维和三维图形。
[1]Simulink作为Matlab一个软件包，主要利用图形接口进行建模，与固有的微分方程和差分方程方式比更方便、灵活且直观。
[2]本文引入了Matlab Simulink仿真手段对变电系统开展故障仿真分析，拟以研究110kV变电系统的正常运行及故障状态，通过对变压器区内外故障时各侧电气量及三侧差流变化情况地分析，进一步验证变压器主保护（差动保护）的原理。
2.变电系统的建模仿真变压器是电力系统中最主要的电能转换元件，也是变电站的必要组成部分；较系统中其他电力元件而言，因其作用突出且结构复杂，控制及继电保护工作显得尤为重要。
基于Matlab simulink搭建以三相变压器为核心的110kV变电系统，输出并观察各侧及差动电流波形。
伽马函数拟合光伏出力matlab程序
伽马函数拟合光伏出力matlab程序伽马函数拟合光伏出力是光伏领域中非常重要的一个课题，通过对光伏电池的出力特性进行数学建模和拟合，可以更好地了解光伏电池的工作原理和性能表现。
在实际的光伏发电系统中，对光伏电池的出力特性进行准确的拟合可以帮助优化系统设计和运行控制，提高发电效率和降低维护成本。
而在这个过程中，matlab作为一种功能强大的数学建模和数据分析工具，被广泛应用于伽马函数拟合光伏出力的程序设计和实现中。
在进行伽马函数拟合光伏出力的程序设计时，首先需要了解光伏电池的出力特性。
光伏电池的出力特性通常由伏安特性曲线描述，该曲线可以通过实验测量得到。
利用matlab编程语言和相关的数学建模工具，可以对这些实验数据进行拟合分析，从而得到一个准确的伽马函数拟合模型。
这个拟合模型可以帮助我们更好地理解光伏电池的工作原理和性能表现，为光伏发电系统的设计和运行提供重要参考。
在实际的程序设计过程中，我们可以利用matlab中的curve fitting工具箱来进行伽马函数拟合光伏出力的程序设计。
我们需要将实验测量得到的光伏电池出力特性数据导入matlab，并进行数据预处理和清洗。
利用curve fitting工具箱中的伽马函数模型进行拟合分析，得到一个最佳的拟合参数。
通过调整拟合参数和对拟合结果进行评估，可以得到一个准确的光伏电池出力特性的伽马函数拟合模型。
在实际的光伏发电系统中，伽马函数拟合光伏出力的程序设计可以帮助优化系统的设计和运行控制。
通过对光伏电池的出力特性进行准确的拟合分析，可以更好地了解光伏电池的工作特性和性能表现，为系统设计和运行控制提供重要参考。
准确的伽马函数拟合模型还可以帮助系统运行监控和故障诊断，提高系统的稳定性和可靠性。
伽马函数拟合光伏出力的程序设计是光伏领域中非常重要的课题，对于光伏发电系统的设计和运行控制具有重要意义。
借助matlab这样的数学建模和数据分析工具，我们可以实现对光伏电池出力特性的准确拟合分析，并得到一个可靠的拟合模型。
光伏发电系统及其孤岛效应的仿真与实验研究
2 seconds
E
1.37Vnom≦V
fnom
2 cycles
F
Vnom
f<fnom-0.7Hz
6 cycles
G
Vnom
f>fnom+0.5Hz
6 cycles
* Vnom 指电网电压幅值的标准值，对于中国的单相市电，为交流 220V
（有效值）；fnom 指电网电压频率的标准值，对于中国市电，为 50Hz。
而主动频率偏移法（AFD：Active Frequency Drift）则 不同，它是通过周期性的改变并网电流频率来实现反孤岛效 应功能的。具体实现思想就是系统逐周期检测出电网电压的 频率后将它稍微增大或减小固定值以作为并网电流的给定 频率，并且在电网电压每次过零时使并网电流复位，则当并 网时，DSP 每次检测到的电网电压频率不变；而脱网时，并 网电流单独作用于负载上，由于并网电流频率的逐周期改 变，这样，DSP 每次检测到的负载电压频率就会逐渐增大 或减小，很快就会达到给定频率保护的上、下限值使系统保 护，从而使系统具有反孤岛效应功能。本文针对这一功能进 行了大量的实验，实验结构示意图见图 4 所示。
由图 8 可知，电网断电后 100ms 内，负载电压的频率
已超出系统的频率保护上限值 50.5Hz，完全满足表 1 中规定
的要求。
4 实验研究
根据仿真模型和元器件参数，本文进行了实例研究，相关 参数和元器件为：直流电压 Ud=360V，功率器件采用 IGBT 模 块 CM100DY-12H，开关频率 ft ＝ 10KHz，滤波电感 L = 0.9mH。图 9 为并网电流和电压波形，其中电压波形取自电压 传感器的副边，实际并网电流的波形取自电流钳，由图 9 可知， 并网电流波形良好且和电网电压同频同相；图 10 为电网断开 时负载电流和电压波形，由图 10 可知，当电网断开后，负载 电流和电压频率在 100ms 内超出频率保护上限值 50.5Hz。
光伏发电系统建模与仿真
光伏发电系统建模与仿真简介光伏发电系统是一种利用太阳光能直接转化为电能的设备，逐渐成为一种重要的可再生能源发电方式。
建立光伏发电系统的数学模型，并进行仿真，可以帮助我们更好地了解光伏发电系统的运行原理以及优化系统性能的方法。
在本文中，我们将讨论光伏发电系统的建模方法，并介绍如何使用仿真工具进行系统仿真。
本文将包含以下几个部分：1.光伏发电系统的基本原理2.光伏发电系统的数学建模方法3.仿真工具介绍与使用方法4.光伏发电系统的仿真案例分析5.结论与展望光伏发电系统的基本原理光伏发电系统主要由光伏电池阵列、逆变器和电网连接组成。
光伏电池阵列是光伏发电系统的核心部件，通过将太阳能转化为直流电能。
逆变器则将直流电转化为交流电，并将其与电网连接起来，以实现电能的输出和调节。
光伏电池的工作原理是通过光生电效应将太阳光能转化为电能。
在光照条件下，光线照射到光伏电池上，光能被光伏电池吸收，进而激发光伏电池中的电子。
这些电子在光伏电池中形成电流，经过光伏电池上的导线和电子器件，通过负载最终输出电能。
光伏发电系统的数学建模方法为了更好地理解光伏发电系统的工作原理和性能，我们需要建立数学模型对其进行描述。
光伏发电系统的数学建模主要包括以下几个方面：1.光伏发电效率模型：光伏发电效率是指光伏电池将太阳能转化为电能的能力。
建立光伏发电效率模型可以帮助我们了解光伏电池在不同光照条件下的工作效果。
2.光伏电池阵列模型：光伏电池阵列是由多个光伏电池组成的。
建立光伏电池阵列模型可以帮助我们了解光伏电池之间的相互影响以及整个光伏发电系统的总体性能。
3.逆变器模型：逆变器是将光伏电池阵列输出的直流电转化为交流电的设备。
建立逆变器模型可以帮助我们了解逆变器的工作原理以及对电网连接的影响。
4.功率调节策略模型：光伏发电系统在不同的工作条件下需要采用不同的功率调节策略。
建立功率调节策略模型可以帮助我们优化光伏发电系统的性能。
通过建立以上数学模型，我们可以对光伏发电系统进行仿真研究，从而更好地理解和优化系统的性能。
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基于MATLAB/Simulink光伏电池模型的研究
作者：章政杰
来源：《科学与财富》2013年第11期
摘要：提出一种以太阳能电池数学模型为基础，在MATLAB/Simulink环境下建立的光伏电池仿真模型。
该模型与其他常用建模方法相比，该模型结构简化，易于操作，能更好的描述光伏阵列的电气特性。
与传统方法相比，精度有所提高，为整个光伏系统进一步研究提供参考价值。
关键词：太阳能电池；数学模型；matlab
1引言
随着经济的发展，人口的增加，化石能源逐步消耗，能源危机问题日益严重。
在这样的背景下，太阳能作为一种巨量的可再生能源，引起了人们的重视，各国政府正在逐步推动太阳能光伏发电产业的发展。
但是，大多数的光伏发电系统都是基于经验公式进行设计的，为了对整个设计系统进行验证和优化，有必要研究适用于光伏发电系统工程设计应用的仿真模型。
由于太阳能电池阵列是光伏发电系统的核心部件，所以在光伏发电系统中，对太阳能电池阵列仿真模型的研究至关重要。
太阳能电池技术发展很快，目前比较成熟且广泛应用的是经归类的太阳能电池。
在2009年，全球太阳能电池的产量为10231MWP，到2011年预计达到1.5GWP，比2010年增加50%。
其中，单晶硅电池占43.86%，多晶硅电池占46.62%，薄膜电池占9.52%。
国内外太阳能行业都在围绕提高太阳能电池的光转换效率和降低成本这两大目标开展研究工作。
太阳能电池通过串并联组合成光伏阵列使用，但针对单个太阳能电池的模型往往很少，且无法应用于各种仿真和电力工程计算中。
目前，多晶硅太阳能电池的实验室效率已超过17%，前景很好[1-2]。
本模型以数据参考手册参数为基准，用到了厂商提供的多晶硅太阳能电池标准下的参数[3]。
本文从光伏电池数学模型入手，在MATLAB/Simulink的仿真系统中，建立了一种实用性较强的光伏电池模块仿真模型，该模型忽略了一些次要因素的影响，在不同太阳辐射强度和温度下模拟出太阳电池阵列的输出特性，为光伏系统研究提供了较有用的参考价值。
2 光伏电池特性
硅太阳能电池的特性可用一个等效电路来描述，如图1所示：
图1 太阳能电池等效电路
根据图1中电压与电流的参考方向，得出普遍使用的太阳能电池通用模型[4]：
由于并联电阻Rsh值往往很大，而Rs很小，所以通常在实际应用中，为进一步简化计算，可以不考虑并联电阻Rsh影响，即可以认为Rsh=∞，这时等效的电路图为2所示：
图2 太阳能电池等效电路
I的完整表达式为：
式中：I，V为太阳能电池的输出电流、电压（单位：A，V）；ns，np为光伏阵列串列和并联的电池个数；Iph为太阳能电池光生电流，单位为A；ISC为短路电流，单位为A；q为电子电量（1.6×10-19C）；k为波尔兹曼常数（1.38×10-23J/K）；A为无纲量任意曲线的拟合常数，取值在1～5之间；T为太阳能电池绝对温度（单位：K）；Tref为太阳能电池参考温度（单位：K）；I0为太阳能电池阵列反向饱和电流（单位：A）；Vg是太阳能电池材料带能（单位：eV）；S为光照强度（单位：W/m2）。
3 光伏组件的建模、及仿真
3.1 光伏组件模型的数学表达和模型建立
由于现有硅太阳能电池工程数学模型精度不高，方法不够简化，容易出错的缺点，基于硅太阳能电池的理论数学模型，本文提出一种改进的硅太阳能电池非线性工程简化数学模型。
该模型是利用MATLAB/Simulink工具，在光伏电池物理数字模型的基础上，建立的一种简洁光伏电池仿真模型。
该模型忽略一些次要因素的影响，根据厂商提供的多晶硅太阳能电池作为参考。
下面给出S=1000W/m2，T=25℃测试条件下的4个电气参数，即短路电流Isc=5A、开路电压Voc=440V、最大功率点电流Im=4.57A和最大功率点电压Vm=350V。
首先给出仿真模型的数学表达式为：
式中：Isc，Voc，Im，Vm为4个标准参考技术值；Sref为太阳光强参考值为
1000W/m2；Tref为电池参考温度，为25℃；S，T为任意太阳光强和电池温度；S1，T1，
C1，C2，D均为中间变量。
太阳能电池模型的内部结构如图3所示和I输出模块结构如图4所示[5]。
3.2 仿真曲线及结果
由电池模型得到的仿真曲线，仿真采用变步长（dv=1），在温度T=25℃时，测得光照强度为1000W/m2，800W/m2，600W/m2时的光伏列阵电池I-V，P-V曲线，如图5～7所示：
在光照强度为S=1000W/m2，测得温度分别为10℃，25℃，60℃时的光伏阵列电池I-V，P-V曲线如图8～10所示。
由图5～7可知，在温度不变的情况下，随着光照强度的不断升高，最大功率点也在逐渐增大。
由图8～10可知，在光照强度不变的情况下，随着温度的升高，最大功率点在逐渐减小。
仿真结果表明，该模型比完全采用数学建模或用S-function[6]函数建模相比，结构简单，易于操作，只需要相关参数就可以模拟出与实际情况相近的特性曲线。
4 总结
本文的光伏组件的数学模型是在MATLAB/Simulink环境下，利用其数学模型建立了I-V 块和P-V的MATLAB仿真模型。
经仿真实验结果表明，该模型算法简单，在结构上有了一定的改进，使结构简化，提高了运算速率，对以后继续深入研究光伏系统具有较大的参考价值。
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参考文献
[1]张旭鹏，杨胜文，张金玲.太阳能电池发电应用前景分析[J].21世纪建筑材料，2010（1）：50-52.
[2]施祖铭.太阳能光伏电池的发展[J].新技术新产品，2010（4）：69-73.
[3]赵为.太阳能光伏并网发电系统的研究[D].合肥：合肥工业大学，2003.
[4]杨金孝，朱琳.基于matlab光伏电池模型的研究[J].现代电子技术，2011，34（24）.
[5]Anon.SHELL ST5 solar panel data sheet[G/OL] .2010，3.
[6]邓栋，易灵芝.基于S函数光伏阵列最大功率追踪的控制策略[J] .湖南工业大学学报，2009，23（5）：52-54.。