太阳能电池双二极管模型显式表达方法研究

【摘要】：太阳能光伏发电具有分布广泛、无污染、不受地域限制等独特的优点,近年来正飞速发展。为了使太阳能光伏发电系统实现最优化设计和运行,需要利用一个精确的太阳能光伏发电系统仿真模型进行实验测试获得相关参数。太阳能光伏组件是太阳能发电系统的核心部分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分,它是由多个单体的太阳能电池片根据需要串、并联组成的。因此,需要建立准确的太阳能光伏电池仿真模型。太阳能电池模型通常有两种:单二极管模型和双二极管模型。这两种模型的电流-电压(I?V)特性在数学描述上是隐式超越方程。根据I?V特性方程,通过数值方法可以得到对应不同电压(电流)的电流(电压)值,然而,即使有相对好的初始猜值,这些数值方法往往也难以收敛。因此,在实际的太阳能光伏发电系统设计与运行中,设计工程师需要一个简单、快速、有效的太阳能电池的显式模型。本文主要研究太阳能电池模型的显式建模方法。首先,提出一种新的解析方法建模太阳能电池的串联电阻,结合其他研究者提出的四个电池参数(并联电阻,反向饱和电流,光生电流,理想因子)模型,能够有效地估计太阳能电池单二极管模型的I?V特性。其次,利用泰勒展开式表达太阳能电池双二极管模型的指数函数,得到双二极管模型的显式表达式,进而提出两个基于泰勒展开式的新的七参数提取模型。最后,利用Padé逼近表达太阳能电池双二极管模型的指数函数,得到双二极管模型的显式表达式,进而提出两个基于Padé逼近的新的七参数提取模型。针对上述提出的显式建模方法,本文选择不同技术的硅太阳能组件进行仿真验证。仿真结果表明,本文提出的模型是准确、有效、可行的。 【关键词】：太阳能电池 I?V特性 单二极管电池模型 双二极管电池模型 参数提取 显式模型 泰勒展开式 Padé逼近
【学位授予单位】：渤海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 1 绪论11-15
• 1.1 太阳能光伏发电概述11-12
• 1.2 太阳能电池的分类12-13
• 1.2.1 按基体材料分类12
• 1.2.2 按电池结构分类12-13
• 1.2.3 按用途分类13
• 1.3 太阳能电池模型的研究背景和发展状况13-14
• 1.4 本论文主要内容及研究意义14-15
• 2 太阳能电池模型15-27
• 2.1 太阳能电池单二极管模型15-16
• 2.2 太阳能电池双二极管模型16-17
• 2.3 太阳能电池的参数提取方法17-26
• 2.3.1 不同参数提取方法概述17-20
• 2.3.2 一种新的串联电阻的参数提取模型20-23
• 2.3.3 仿真与结果分析23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 基于泰勒展开式的太阳能电池双二极管模型显示表达27-56
• 3.1 基于泰勒展开式的双二极管I -V特性模型27-35
• 3.1.1 基于泰勒展开式的双二极管模型显式表达27-28
• 3.1.2 基于泰勒展开式的参数提取模型28-35
• 3.2 仿真及结果分析35-55
• 3.3 本章小结55-56
• 4 基于 Padé 逼近的太阳能电池双二极管模型显示表达56-85
• 4.1 Padé 逼近概述56
• 4.2 基于Padé 逼近的双二极管I -V特性模型56-62
• 4.2.1 基于Padé 逼近的双二极管模型显式表达56-58
• 4.2.2 基于Padé 逼近的参数提取模型58-62
• 4.3 仿真及结果分析62-84
• 4.4 本章小结84-85
• 总结与展望85-86
• 参考文献86-90
• 发表论文情况90-91
• 致谢91-92

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