Фотоэлектрическая солнечная камера
Simscape/Электрический/Источники
Блок Solar Cell представляет источник тока солнечной камеры.
Модель солнечных камер включает следующие компоненты:
Блок представляет одну солнечную камеру как Rs сопротивления, которая соединена последовательно с параллельной комбинацией следующих элементов:
Источник тока
Два экспоненциальных диода
Параллельный резистор Rp
Следующий рисунок показывает эквивалентную схему:
Ток выхода тока I
где:
Iph - солнечный ток:
где:
Ir - излучение (интенсивность света), в Вт/м2, падая на камеру.
Iph0 - измеренный солнечный ток для Ir0 облучения.
Is - ток насыщения первого диода.
Is2 - ток насыщения второго диода.
Vt - тепловое напряжение, kT/q, где:
k - константа Больцмана.
T - Device simulation temperature значение параметров.
q - элементарный заряд электрона.
N - коэффициент качества (коэффициент излучения диода) первого диода.
N2 - коэффициент качества (коэффициент излучения диода) второго диода.
V - напряжение на электрических портах солнечной камеры.
Коэффициент качества изменяется для аморфных камер и обычно 2
для поликристаллических камер.
Блок позволяет вам выбирать между двумя моделями:
8-параметрическая модель, в которой предшествующее уравнение описывает выходной ток
Модель с 5 параметрами, которая применяет следующие упрощающие допущения к предыдущему уравнению:
Ток насыщения второго диода равен нулю.
Импеданс параллельного резистора бесконечен.
Если вы выбираете модель с 5 параметрами, можно параметризовать этот блок с точки зрения предыдущих параметров модели эквивалентной цепи или с точки зрения тока короткая схема и напряжения разомкнутого замыкания, используемого блоком для вывода этих параметров.
Все модели регулируют сопротивление блоков и параметры тока как функцию от температуры.
Можно смоделировать любое количество солнечных камер, соединенных последовательно с помощью одного блока Solar Cell путем установки значения Number of series cells параметра больше 1. Внутренне блок все еще имитирует только уравнения для одной солнечной камеры, но масштабирует выходное напряжение в соответствии с количеством камер. Это приводит к более эффективной симуляции, чем если бы уравнения для каждой камеры были моделированы индивидуально.
Если вы хотите моделировать N камер параллельно, можно сделать это для отдельных камер, масштабируя значения параметров соответственно. То есть умножьте ток короткая схема, ток насыщения диода и токи солнечной генерации на N и разделите сопротивление ряда на N. Чтобы соединить блоки солнечных камер параллельно, где каждый блок содержит несколько камеры последовательно, сделайте несколько копий блока и соединитесь соответственно.
Несколько параметров солнечных камер зависят от температуры. Температура солнечной камеры задается значением параметров Device simulation temperature.
Блок обеспечивает следующее соотношение между Iph тока, вызванной солнечной энергией, и T температуры солнечной камеры:
где:
TIPH1 - First order temperature coefficient for Iph, TIPH1 значение параметров.
Tmeas - Measurement temperature значение параметров.
Блок обеспечивает следующее соотношение между током насыщения первого диодного Is и T температуры солнечной камеры:
где TXIS1 - Temperature exponent for Is, TXIS1 значение параметров.
Блок обеспечивает следующее соотношение между током насыщения второго диодного Is2 и T температуры солнечной камеры:
где TXIS2 - Temperature exponent for Is2, TXIS2 значение параметров.
Блок обеспечивает следующее соотношение между последовательным сопротивлением Rs и температурой солнечной камеры T:
где TRS1 - Temperature exponent for Rs, TRS1 значение параметров.
Блок обеспечивает следующее соотношение между параллельным Rp сопротивления и температурой солнечной камеры T:
где TRP1 - Temperature exponent for Rp, TRP1 значение параметров.
Блок имеет дополнительный тепловой порт, скрытый по умолчанию. Чтобы открыть тепловой порт, щелкните правой кнопкой мыши блок в модели, а затем из контекстного меню выберите Simscape > Block choices > Show thermal port. Это действие отображает тепловой порт, H на значке блока, и отображает параметры Thermal Port.
Модель теплового порта, показанная на следующем рисунке, представляет всего лишь тепловую массу устройства. Тепловая масса непосредственно соединяется с тепловым портом H компонента. Внутренний Ideal Heat Flow Source блок подает тепловой поток в порт и тепловую массу. Этот тепловой поток представляет тепло внутреннего производства.
Внутренне генерируемое тепло в солнечной камере вычисляется согласно эквивалентной принципиальной схеме, показанной в начале страницы с описанием, в разделе Солнечно-индуцированный ток. Это сумма i2 · R потери для каждого из резисторов плюс потери в каждом из диодов.
Внутренне генерируемое тепло из-за электрических потерь является отдельным нагревательным эффектом по сравнению с солнечным излучением. Чтобы смоделировать тепловое отопление из-за солнечного облучения, вы должны учитывать его отдельно в своей модели и добавить тепловой поток к физическому узлу, соединенному с тепловым портом солнечной камеры.
[1] Гоу, Дж. А. и К.Д. Мэннинг. «Разработка модели фотоэлектрических массивов для использования в исследованиях симуляции электроники». IEEE Processions of Electric Степени Applications, Vol. 146, No2, 1999, pp. 193-200.