如何利用 PSIM 软件进行光伏电池特性的仿真建模研

究

摘要

针对光伏电池研究了基于物理机制的数学模型

, 分析了串联电阻和并联电阻对光

伏电池特性的影响。利用光伏电池特性数学表达式

提出了基于

PSIM

软件的仿真模型

,给

出了光照强度和温度变化时光伏电池特性曲线。仿真结果与实验测试数据的对比结果表明

仿真模型正确且可行

可以应用到光伏发电系统中实现动态仿真。关键词

光伏电池

; 数

学模型

; PSIM

软件

;

特性曲线中图分类号

: TM615

　　　文献标识码

: A

    Research on Simulation Model of PV Cell Based on PSIM Sof t ware
    R EN Bi2ying , ZHON G Yan2ru , SU N Xiang2do ng , TON G Xiang2qian
       ( Faculty of Automation and Informatio n Engineering  ,Xi’ U niversity of
Technology ,Xi’ 710048 ,China) an an

随着世界能源危机的加重

太阳能发电系统越来越受到人们的重视。光伏电池阵列是光

伏发电系统的关键部分

由于成本较高

在研发前期一般都采用仿真方法来完成光伏电池各

种特性的研究。同时在实际情况下

太阳光辐射强度不稳定

,光伏电池特

性还容易受到环境温度等因素影响

实现光伏电池最大功率点追踪是必要的。因此

, 建

立光伏电池数学模型

有利于更加全面地探讨它的特性

同时也有利于在仿真平台上实现光

伏发电系统的动态仿真。建立数学模型的简化做法是把光伏阵列直接等效为直流电压源

[ 1 ,2 ]

。但该模型不能实时跟踪太阳辐射强度、环境温度变化和光伏阵列参数的变化

,因

而这样的模型不能反映光伏电池的特性。第二种方法是基于光伏电池的伏安外特性法

[ 3 ,

4 ] ,

在该模型中

可对开路电压、短路电流以及拟合曲线系数进行修正

, 使其模型的特性

与实际光伏电池在不同光照和温度下的特性相似。优点是模型较简单。缺点是不能准确反

映其物理特性

模型参数与实际参数不对应

,对

    Abstract : In t his paper , mat h model is st udied based o n p hysics t heory
of PV cell , and t he influ2 ence of series resistor Rs and parallel resistor Rsh o
n PV cell characteristic is analyzed. By using PV cell characteristic mat h exp
ressio n , simulatio n mo del is p ropo sed based o n PSIM , and t hen PV cell
characteristic curves are p resented  wit h light intensit y and temperat ure
change. By t he co nt rast of t he simulatio n result s wit h experiment date
result s , it is validated t hat simulatio n model is right and feasible , and t hat
it can be used in PV system to realize t he dynamic simula2 tio n. Key words :
PV cell ; mat h model ; PSIM soft ware ; characteristic curves

温度、光照等外围参数设定较困难。第三种方法是从物理机制角度来建立光伏电池数学

模型

[ 5 ]

。本文针对物理机制的光伏电池数学方程

利用

PSIM

软件建立了相应仿真模型

该模型能够描述其特性

并且能够模拟外界环境变化

为光伏发电系统的研发提供良好的

仿真平台。