Фотоэлектрическая солнечная батарея
Simscape / Электрический / Источники
Блок Solar Cell представляет солнечную батарею текущий источник.
Модель солнечной батареи включает следующие компоненты:
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
где:
Iph является солнечно вызванным током:
где:
Ir является облученностью (интенсивность света) в W/m2, падение 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 параметрировать 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 в зависимости от температуры.
Можно смоделировать любое количество солнечных батарей, соединенных в ряду с помощью одного блока Solar Cell путем установки параметра Number of series-connected cells per string 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.
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:
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:
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:
где TXIS2 является значением параметров Temperature exponent for Is2, TXIS2.
Блок обеспечивает следующее отношение между серийным сопротивлением Rs и температурой солнечной батареи T:
где TRS1 является значением параметров Temperature exponent for Rs, TRS1.
Блок обеспечивает следующее отношение между параллельным сопротивлением Rp и температурой солнечной батареи T:
где TRP1 является значением параметров Temperature exponent for Rp, TRP1.
Существует несколько доступной встроенной параметризации для блока Solar Cell.
Эти данные перед параметризацией позволяют вам настраивать блок, чтобы представлять компоненты определенными поставщиками. Параметризация этих модулей солнечной батареи совпадает с таблицами данных производителя. Чтобы загрузить предопределенную параметризацию, нажмите на гиперссылку Select a predefined parameterization в маске блока Solar Cell и выберите часть, которую вы хотите использовать из списка доступных компонентов.
Примечание
Предопределенная параметризация компонентов Simscape использует доступные источники данных для предоставления значений параметров. Техническое решение и упрощение предположений используются, чтобы заполнить для недостающих данных. В результате отклонения между симулированным и фактическим физическим поведением должны ожидаться. Чтобы гарантировать необходимую точность, необходимо подтвердить симулированное поведение против экспериментальных данных и совершенствовать модели компонента по мере необходимости.
Для получения дополнительной информации о предварительной параметризации и для списка доступных компонентов, см. Список Предварительно параметрированных Компонентов.
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 i2 · 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.
[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.
