深圳职业技术学院学报２００８年第４期ＪｏｕｒｎａｌＳｏｈｆｅｎｚｈｅｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＮｏ．４，２００８基于ＰＳＭＩ的光伏矩阵模型的研究赵晶（厦门理工学院电子系，福建厦门３６１０２４）摘要：基于光伏矩阵的物理特性，在ＰＳＭＩ仿真环境下，设计融合了最大功率跟踪技术（ＭＰＰ－ＴＭ－ａｘｍｉｕｍＰｏｗｅｒｎＰｔｏＴａｉｒｃｎｋｇｉ）仿真算法的光伏矩阵仿真模型，应用于实际的单相光伏并网系统。测试数据表明，仿真模型可以模拟任意参数的光伏阵列，动态跟踪光照强度、环境温度的变化，为光伏发电系统动态仿真提供良好设计平台。关键词：光伏矩阵；ＰＳＭＩ仿真模型；ＭＰＰＴ；光伏发电系统中图分类号：ＴＭ６１５文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—０３１８（２００８）０４—０００８—０４计算机仿真技术已成为研究太阳能光伏发电系统的有效手段。光伏发电系统仿真软件主要有实际系统带有的ＭＰＰＴ功能，基于光伏矩阵物理模型建立相应通用仿真模型，描述任意参数的光伏电ＭＡＴＬＡＢ和ＰＳＩＭ。ＭＡＴＬＡＢ提供多种仿真工池具特性并模拟外界环境变化。箱，能清楚了解电路的数学模型并对系统进行各种动态分析，但它无法直接与硬件连接，仿真速度和效果受到算法的制约。ＰＳＩＭ软件是近年来推出的功能强大、专门针对电力电子和自动控制建模仿真的专业软件，包含丰富的元件库和强大的数学模型，可以将其他仿真软件中的元件转化成通用数学模型。与ＭＡＴＬＡＢ软件相比较，仿真算法采用梯形公式积分演算的节点解析法，极大提高仿真速度，仿真结果的分析处理方式灵活１光伏矩阵数学模型光伏电池Ｉ—ｖ特性与太阳辐射强度和光伏电池温度有极大关系，即／＝ｆ（Ｕ，）Ｓ。，采用单结晶硅为材料的光伏电池电路原理如图１所示Ｌ５Ｊ。ｕＪ系统模型的功率回路和控制回路分开设计，。不会产生ＭＡＴＬＡＢ软件仿真代数环问题。利用ＰＳＩＭ进行电力电子控制系统建模、分析与开发Ｒ为考虑载流子产生与复合以及沿电池边缘研究已经受到日益广泛的关注。光伏阵列是分布式光伏并网电站系统的关键部件，其Ｉ—Ｖ特性是太阳辐射强度环境温度和光伏模块参数的非线性函数。实现光伏发电系统的动态仿真，就要对作为输入电源的光伏阵列特性的表面漏电流而设计的等效并联电阻，尺为扩散项区的表面电阻、电池体电阻及上下电极之间的欧姆电阻等复合得到的等效串联电阻。由图１的太阳能光伏电池等效电路得出：Ｉ＝ＩＩＤ一／ｓｈ（１进行仿真建模。建立光伏阵列数学模型一般有三其中：，是光伏模块输出电流；／Ｌ是光生电流；类方法Ｌ２４Ｊ，这些模型大多数针对特定光伏模块，缺乏一定的通用性。本文在比较上述２种仿真软件建模方法的基础上选用ＰＳＩＭ仿真软件，考虑是流过二极管电流；，是光伏模块漏电流。根据电子学理论，由材料物理特性决定的理想二极管太阳能电池Ｉ—Ｖ特性为ｌ５：ｊ收藕日期ｌ２００８０９０２项目来源ｌ厦门市科技计划指导性项目（３５０２Ｚ２００７７００５）作者简介ｔ赵晶（１９７４一），女，福建福州人，讲师，硕士，主要研究领域为自动控制理论与技术。第４期赵晶：基于ＰＳＩＭ的光伏矩阵模型的研究９，Ｄ０志ｅＸｐ［／ｏ＝（ｅｏ２）—＝１｛ｅｘｐｑ［＋ＲｓＩ）（ｎ／ｋ）］一１】｛ｅｘｑｐ＋｛Ｉ）／［ｎｋＴ（ｏ＋７）＿＿】）１）（２）ｅＸｐ【o（８）Ｉ＝（Ｖ＋ＲＩ）Ｒ（３）式中，为光伏模块输出电压；，Ｄ０为二极管反相ｎ，ｃ１Ｃ利用牛顿迭代法，计算出当Ｉ圹Ｖｋｌ＜ｅ时，对应最大功率点的电压值。饱和电流；印为电荷电量；ｎ为二极管性能指数；＋＝Ｊ—Ｐ（）／Ｐ”（）（９）ｋ为波兹曼常数；Ｔｃ为太阳能电池温度；Ｔｏ为绝对零度；丁为外界温度。当太阳电池处于开路状态时，开路电压式中，＋，和分别为的第ｋ＋１次和第ｋ次迭代值；Ｐ（）和Ｐ（）分别是第ｋ次迭代Ｐ对的一阶和二阶导数；ｓ为迭代精度。Ｖｏｃ＝ｋｎｑ～ｉｎ／（．，Ｉ＋Ｄ１０）（４）将代入公式（６得），ｍ，于是最大功率Ｐ由公式（１）一（４）得：Ｉ＝，Ｊ，—ＩＯＰＯＤ（一）１一＋（ＲｓＩ）Ｒｓ（５）可由下式求得：Ｐｍ＝‘Ｉ…（１０...