部分遮挡条件下光伏阵列特性的仿真分析

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其中 ， ，为单 元输 出 电流 ； 为单 元输 出电压 ； ， ｎ 为
意义。
由于 光伏 电池的输 出 电压和输 出电流随着 日照 强 度和 电池结温的变化具有 强烈 的非线性 ， 在实际的应用
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系统中 ， 所有光伏系统都 希望太 阳能光伏 阵列尽 可能工 作在最 大功率点。在 无遮 挡情况 下 ， 光伏 阵列 的 Ｐ ｖ曲 线是单 峰的 ， 仅有一个最 大功 率点 ， 因此可 以采 用传 统 的最大功率点跟踪 方法Ｐ １ ２ １ ， 如爬 山法 ， 电导增量法 ， 短路 电流法 ， 开路 电压法等。 在部 分遮挡 条件下 ， 由于整个 阵 列 没有接收统 一的光照 ， Ｐ — Ｖ特性就会 相 当复 杂 ， 具有 多个 峰 点 ，其 中只 有 一个 是 全 局 最 大 功率 点 （ ｇ ｌ ｏ ｂ ａ ｌ ｍａ ｘ ｉ ｍ ｕ ｍ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ， Ｇ Ｐ） ， 其余 的是局部 极值 点ｐ ＿ ｑ 。 针对遮挡 条件 下的光伏 特性 的分析 国 内已有学者 进行 了研究１ ７ － ８ １ ， 但这 些研 究只适用于简单遮挡模 式下某 几个 Ｐ Ｖ模 块 的串联 ， 缺 乏通 用性 ， 所建模 型也 无法 实 现对整个 Ｐ Ｖ阵列在复杂遮挡模 式下的特性模拟。 为了 分析部分遮挡对 Ｐ Ｖ阵列 输 出特 性造成的影 响 ， 本文在 对部分遮 挡条件下 的光伏 阵列特 性进行 理论推 导的基 础上 建立 了适应于任何 配 置的 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ仿 真模 型 ， 可 用于研 究复 杂遮挡模式 下 的阵列 特性 。通过建 立的仿 真模 型对最 大功率点 出现 的位 置和位 置的移动 特点进 行 了研 究 ，所 得结论 为进～步 研究部 分遮挡 条件下 的
建 立 了适 用 于 任何 遮 挡模 式下 的 光伏 阵列 数 学模 型 。并 对 不 同遮 挡模 式 下 Ｐ Ｖ阵列的 Ｉ — Ｖ和 Ｐ — Ｖ特 性进 行 仿
真分 析 。针对 最 大功 率 点 出现 的位 置 及其 移 动特 点进 行 了研 究 ， 为部 分遮 挡 条 件 下 的最 大功 率 点跟踪 方 法提 供
１ ． 引 言
２ ． 单 体 光 伏 电池 伏 安 特 性 数 学 模 型
光伏发 电是 当前 利用 太阳能 的主要 方式 之一。光
伏 电池 利 用 光 伏 效 应 原 理 ， 将 太 阳能直接 转化 为电能 ， 转化过程无污染、 无 噪 声 。因 此 深 入 研 究 和 利 用 太 阳 能
单 体 光伏 电池 的 等 效 电路 如 图 ｌ 所示．
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资源 ， 对改善环境污 染 缓和 资 源危机具 有十分重要 的
依据 。
关键词 ：光伏 阵列 ；部 分 遮挡 ；全 局 最 大功 率 点 ；Ｉ － Ｖ 特性 ； Ｐ － Ｖ 特 性
中图 分 类号 ：Ｔ Ｍ９ １ ４ ． ４ 文献标识码 ： Ａ 文 章编 号 ：１ ６ ７ ２ — ０ ５ ４ ７ （ ２ ０ １ ４ ） Ｏ ｌ — Ｏ １ ｌ ０ — ０ ５
《 们 陵譬院譬 籁｝ ２ ０ １ ４年第 １期
工 程 科 技
部分遮挡条件下光伏阵列特性的仿真分析
向 前 周 松 林
（ 铜 陵 学 院 ，安 徽 铜 陵
２ ４ ４ ０ ０ ０）
摘 要 ：光伏 阵列在 部分 遮 挡 条件 下 呈 现复 杂 的输 出特性 ， 表现为 Ｉ — Ｖ 曲线 的阶梯 型 和 Ｐ — Ｖ 曲线 的 多峰性 ， 给 最 大功 率 点跟踪 带来 了困难 。为 了研 究不 同的遮 挡模 式对 光伏 阵列输 出特 性 的具体 影 响 ， 在 光伏 电池伏 安特 性 的基 础上 ，
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《 白 订 陵； 院 瓠 ） ） ２ ０ １ ４年第 １ 期
管品质 因子 ： 为波耳兹 曼常数 （ １ ３ ． ８ ｘ ］ ０ ／ Ｋ） ， 为热
二极管 反向饱和 电流 ； 为 电流源输 出电流 ； Ａ为二极
全局最大功率点跟踪 方法提 供 了依据 。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ 一 “一 １ ９
作者 简介 ：向
前（ １ ９ ８ ４ 一 ） ， 男， 安徽铜 陵人 ， 铜 陵学 院电气 工程 学 院助教 ， 硕士 研究生
周松 林 （ １ ９ ７ ５ 一 ） ， 男， 安徽 东至 人 ， 铜 陵学 院 电气工程 学 院副教授 ， 博 士。
图 １ 光 伏 电 池 等 效 电路
该等效 电路 由光 生 电流 源、 二极管 、 串联 电阻和 并 联 电阻组成 １ 。 不考虑并联 电阻的影 响， 根据 电路特 性
和太 阳能 电池 内部结 构可 以得 到描述单体 光伏 电池伏 安特性的数学公式（ １ ） ～ （ ９ ） ：
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