Exponenta Banner

Solar Cell

Фотоэлектрическая солнечная батарея

расширьте все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape / Электрический / Источники

Описание

Блок Solar Cell представляет солнечную батарею текущий источник.

Модель солнечной батареи включает следующие компоненты:

Солнечно вызванный ток

Блок представляет одну солнечную батарею как сопротивление Rs, который соединяется последовательно с параллельной комбинацией следующих элементов:

  • Текущий источник

  • Два экспоненциальных диода

  • Параллельный резистор Rp

Следующий рисунок показывает схему эквивалентной схемы:

Выход текущий I

I=Iph−Is*(e(V+I*Rs)/(N*Vt)−1)−Is2*(e(V+I*Rs)/(N2*Vt)−1)−(V+I*Rs)/Rp

где:

  • Iph является солнечно вызванным током:

    Iph=Iph0×IrIr0

    где:

    • Ir является облученностью (интенсивность света), в W/m2, падающем на ячейку.

    • Iph0 является измеренным солнечно сгенерированным током для облученности Ir0.

  • Is является насыщением, текущим из первого диода.

  • Is2 является насыщением, текущим из второго диода.

  • Vt является тепловым напряжением, kT/q, где:

    • k является Постоянная Больцмана.

    • T является значением параметров Device simulation temperature.

    • q является элементарным зарядом на электроне.

  • N является добротностью (диодный коэффициент эмиссии) первого диода.

  • N2 является добротностью (диодный коэффициент эмиссии) второго диода.

  • V является напряжением через электрические порты солнечной батареи.

Добротность варьируется для аморфных ячеек и обычно является 2 для поликристаллических ячеек.

Блок позволяет вам выбрать между двумя моделями:

  • Модель с 8 параметрами, где предыдущее уравнение описывает текущий выход

  • Модель с 5 параметрами, которая применяет следующие предположения упрощения предыдущему уравнению:

    • Насыщение, текущее из второго диода, является нулем.

    • Импеданс параллельного резистора бесконечен.

Если вы выбираете модель с 5 параметрами, можно параметризовать этот блок в терминах предыдущих параметров модели эквивалентной схемы или в терминах короткой схемы напряжение текущей и разомкнутой цепи использование блока, чтобы вывести эти параметры.

Все модели настраивают устойчивость к слипанию и текущие параметры как функция температуры.

Можно смоделировать любое количество солнечных батарей, соединенных в ряду с помощью одного блока Solar Cell путем установки параметра Number of series cells на значение, больше, чем 1. Внутренне блок все еще симулирует только уравнения для одной солнечной батареи, но увеличивает выходное напряжение согласно количеству ячеек. Это приводит к более эффективной симуляции, чем, если уравнения для каждой ячейки были симулированы индивидуально.

Если вы хотите к ячейкам модели N параллельно, можно сделать так для отдельных ячеек путем масштабирования значений параметров соответственно. Таким образом, умножьте текущую короткую схему, диодное насыщение текущие, и солнечно сгенерированные токи N, и разделите серийное сопротивление на N. Чтобы соединить блоки солнечной батареи параллельно, где каждый блок содержит несколько ячеек последовательно, делают несколько копий блока и соединяются соответственно.

Температурная зависимость

Несколько параметров солнечной батареи зависят от температуры. Температура солнечной батареи задана значением параметров Device simulation temperature.

Блок обеспечивает следующее отношение между солнечно вызванным текущим Iph и температурой солнечной батареи T:

Iph(t)=Iph*(1+TIPH1*(T−Tmeas))

где:

  • TIPH1 является значением параметров First order temperature coefficient for Iph, TIPH1.

  • Tmeas является значением параметров Measurement temperature.

Блок обеспечивает следующее отношение между насыщением, текущим из первого диода Is и температурой солнечной батареи T:

Is1(T)=Is1*(TTmeas)(TXIS1N)*e(EG*(TTmeas−1)/(N*Vt))

где TXIS1 является значением параметров Temperature exponent for Is, TXIS1.

Блок обеспечивает следующее отношение между насыщением, текущим из второго диода Is2 и температурой солнечной батареи T:

Is2(T)=Is2*(TTmeas)(TXIS2N2)*e(EG*(TTmeas−1)/(N2*Vt))

где TXIS2 является значением параметров Temperature exponent for Is2, TXIS2.

Блок обеспечивает следующее отношение между серийным сопротивлением Rs и температурой солнечной батареи T:

Rs(T)=Rs*(TTmeas)TRS1

где TRS1 является значением параметров Temperature exponent for Rs, TRS1.

Блок обеспечивает следующее отношение между параллельным сопротивлением Rp и температурой солнечной батареи T:

Rp(T)=Rp*(TTmeas)TRP1

где TRP1 является значением параметров Temperature exponent for Rp, TRP1.

Тепловой порт

Блок имеет дополнительный тепловой порт, скрытый по умолчанию. Чтобы осушить тепловой порт, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели, и затем из контекстного меню выбирают Simscape> Block choices> Show thermal port. Это действие отображает тепловой порт H на значке блока и отсоединяет параметры Thermal Port.

Тепловая модель порта, показанная на следующем рисунке, представляет только количество тепла устройства. Количество тепла непосредственно соединяется с тепловым портом H компонента. Внутренний блок Ideal Heat Flow Source предоставляет тепловой поток к порту и количеству тепла. Этот тепловой поток представляет внутренне выработанное тепло.

Внутренне выработанное тепло в солнечной батарее вычисляется согласно схеме эквивалентной схемы, показанной в начале страницы с описанием, в разделе Solar-Induced Current. Это - сумма i 2 · потери R для каждого из резисторов плюс потери в каждом из диодов.

Внутренне выработанное тепло из-за электрических потерь является отдельным обогревающим эффектом к тому из солнечного облучения. Чтобы смоделировать тепловое нагревание из-за солнечного облучения, необходимо объяснить его отдельно в модели и добавить тепловой поток в физический узел, соединенный с солнечной батареей тепловой порт.

Порты

Входной параметр

развернуть все

Физический сигнал сопоставлен с облученностью инцидента солнечной батареи.

Сохранение

развернуть все

Электрический порт сохранения сопоставил с солнечной батареей положительное напряжение

Электрический порт сохранения сопоставил с солнечной батареей отрицательное напряжение

Параметры

развернуть все

Характеристики ячейки

Выберите один из следующих методов для параметризации блока:

  • By s/c current and o/c voltage, 5 parameter — Предоставьте короткой схеме напряжение текущей и разомкнутой цепи, которое блок преобразует в модель эквивалентной схемы солнечной батареи.

  • By equivalent circuit parameters, 5 parameter — Обеспечьте электрические параметры для модели эквивалентной схемы солнечной батареи с помощью модели солнечной батареи с 5 параметрами, которая делает следующие предположения:

    • Насыщение, текущее из второго диода, является нулем.

    • Параллельный резистор имеет бесконечный импеданс.

  • By equivalent circuit parameters, 8 parameter — Обеспечьте электрические параметры для модели эквивалентной схемы солнечной батареи с помощью модели солнечной батареи с 8 параметрами.

Текущий, который течет когда вы короткая схема солнечная батарея.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете By s/c current and o/c voltage, 5 parameter для параметра Parameterize by.

Напряжение через солнечную батарею, когда это не соединяется.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете By s/c current and o/c voltage, 5 parameter для параметра Parameterize by.

Асимптотический противоположный ток первого диода для увеличения обратного смещения в отсутствие любого падающего света.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете By equivalent circuit parameters, 5 parameter или By equivalent circuit parameters, 8 parameter для параметра Parameterize by.

Асимптотический противоположный ток второго диода для увеличения обратного смещения в отсутствие любого падающего света.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете By equivalent circuit parameters, 8 parameter для параметра Parameterize by.

Солнечно вызванный ток, когда облученностью является Ir0.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете By equivalent circuit parameters, 5 parameter или By equivalent circuit parameters, 8 parameter для параметра Parameterize by.

Облученность, которая производит ток Iph0 в солнечной батарее.

Коэффициент эмиссии первого диода.

Коэффициент эмиссии второго диода.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете By equivalent circuit parameters, 8 parameter для параметра Parameterize by.

Внутреннее серийное сопротивление.

Внутреннее параллельное сопротивление.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете By equivalent circuit parameters, 8 parameter для параметра Parameterize by.

Настройка

Количество подключенных последовательно солнечных батарей смоделировано блоком. Значение должно быть больше 0.

Температурная зависимость

Порядок линейного увеличения солнечно сгенерированного тока как повышения температуры. Значение должно быть больше или быть равно 0.

Энергия активации солнечной батареи. Значение должно быть больше или быть равно 0,1.

Порядок экспоненциального увеличения тока от первого диода как повышения температуры. Значение должно быть больше или быть равно 0.

Порядок экспоненциального увеличения тока от второго диода как повышения температуры. Значение должно быть больше или быть равно 0.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете By equivalent circuit parameters, 8 parameter для параметра Parameterize by.

Порядок экспоненциального увеличения серийного сопротивления как повышения температуры. Значение должно быть больше или быть равно 0.

Порядок экспоненциального увеличения параллельного сопротивления как повышения температуры. Значение должно быть больше или быть равно 0.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете By equivalent circuit parameters, 8 parameter для параметра Parameterize by.

Температура, при которой были измерены параметры солнечной батареи. Значение должно быть больше 0.

Температура, при которой симулирована солнечная батарея. Значение должно быть больше 0.

Тепловой порт

Эта вкладка отображается, только если вы осушаете тепловой порт на этом блоке.

Тепловая энергия, требуемая повысить температуру солнечной батареи одной степенью. При моделировании больше чем одной ячейки последовательно, задайте количество тепла для отдельной ячейки. Это значение умножается внутренне количеством ячеек, чтобы определить общее количество тепла.

Температура солнечной батареи в начале симуляции.

Примеры модели

Solar Cell Power Curve

Кривая степени солнечной батареи

Сгенерируйте кривую напряжения степени для солнечной батареи. Понимание кривой напряжения степени важно для проекта инвертора. Идеально солнечная батарея всегда действовала бы в пиковой мощности, учитывая уровень облученности и температуру панели.

Открытая модель

Ссылки

[1] Gow, Дж.Э. и К.Д. Мэннинг. “Разработка Фотоэлектрической Модели массивов для Использования в Исследованиях Симуляции Силовой электроники”. Продолжения IEEE Приложений Электроэнергии, Издания 146, № 2, 1999, стр 193–200.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Введенный в R2008a

Документация Simscape Electrical
Поддержка