基于Matlab/Simulink的聚光太阳能电池仿真

【摘要】：聚光太阳能电池是一种通过聚光的方式直接将太阳能转换为电能的器件。聚光太阳能电池实际使用过程中由于所受到的辐照、聚光倍数、温度等一系列因素的不同其输出的电压、电流、功率、效率也将不同,通过对聚光太阳能电池进行建模,可以仿真聚光太阳能电池及其阵列在不同的使用条件的输出特性,从而为光伏发电的应用提前做出预测和指导。 本论文先从理论上对多结聚光太阳能电池的短路电流密度、开路电压、效率等参数进行分析,然后在MATLAB/SIMUlink环境下建立了聚光太阳能电池仿真模型。该模型由物理模型和电学模型两部分组成,其中物理模型用于计算各子结电池的短路电流密度和反向饱和电流密度,电学模型为聚光太阳能电池的等效电路模型,这两个模型通过S-PS工具连接起来。该模型以各子结电池吸收的起止波长、聚光倍数、温度作为输入参数,电压—电流密度、电压—功率密度曲线作为输出,同时将曲线的数据以表格的形式保存。 运用该模型,以Spectrolab公司的C1MJ三结聚光太阳能电池为例,仿真了聚光太阳能内部串并联电阻对电池本身输出的影响,仿真表明聚光太阳能电池串联电阻越小、并联电阻越大电池输出特性越好；仿真了C1MJ电池及其阵列在不同辐照情况下的输出情况。单个C1MJ电池仿真的结果中短路电流密度、开路电压等参数和理论分析的结论是一致的。紧接着,对该模型加入聚光比和温度模块,仍以C1MJ电池为例,仿真了其在不同温度和不同聚光比下单个聚光电池及其阵列的输出开路电压和效率,并将仿真的结果与实验得到的数据进行对比,对比的结果表明仿真的数据和实验的数据吻合的非常的好,证明了本论文中建立的聚光太阳能电池模型是可信且精确的。 【关键词】：聚光太阳能电池 仿真 MATLAB/SIMUlink 短路电流密度 温度影响
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 太阳能电池的发展9-10
• 1.2 多结聚光太阳能电池10-11
• 1.3 太阳能电池仿真现状11-14
• 1.4 本论文的意义14
• 1.5 论文的主要内容14-16
• 第2章 多结聚光太阳能电池理论研究16-23
• 2.1 太阳电池光伏效应和典型I-V特性曲线16-18
• 2.2 多结聚光太阳能电池理论研究18-22
• 2.2.1 多结聚光太阳能电池开路电压19-20
• 2.2.2 多结聚光太阳能电池短路电流20-22
• 2.2.3 多结聚光太阳能电池的效率和填充因子22
• 2.3 小结22-23
• 第3章 多结聚光太阳能电池Matlab/Simulink建模与仿真23-35
• 3.1 Matlab及Simulink简介23-24
• 3.2 多结聚光太阳能电池Matlab/Simulink建模24-30
• 3.2.1 多结聚光太阳能电池各子结短路电流密度建模25-28
• 3.2.2 多结聚光太阳能反向饱和电流密度建模28-29
• 3.2.3 多结聚光太阳能电池整体建模29-30
• 3.3 模型的仿真运行30-32
• 3.4 多结聚光太阳能电池中串并联电阻研究32-34
• 3.4.1 串联电阻对多结聚光太阳能电池输出的影响32-33
• 3.4.2 并联电阻对多结聚光太阳能电池输出的影响33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第4章 多结聚光太阳能电池不同辐照下的仿真研究35-44
• 4.1 单个聚光太阳能电池在不同辐照下的仿真研究35-38
• 4.2 多结聚光太阳能电池阵列在不同辐照下的仿真38-43
• 4.2.1 多结聚光太阳能电池串联阵列情况下部分阴影的仿真38-41
• 4.2.2 多结聚光太阳能电池并联阵列情况下部分阴影的仿真41-43
• 4.3 本章小结43-44
• 第5章 多结聚光太阳能电池聚光和温度仿真研究44-53
• 5.1 多结聚光太阳能电池在不同聚光和不同温度下的仿真模型44-47
• 5.2 多结聚光太阳能电池在不同聚光和不同温度下的仿真结果分析47-51
• 5.2.1 不同聚光下开路电压和温度的关系48-49
• 5.2.2 不同温度下开路电压和聚光倍数的关系49
• 5.2.3 不同温度下效率和聚光倍数的关系49-51
• 5.2.4 不同聚光下效率和温度的关系51
• 5.3 本章小结51-53
• 第6章 总结和展望53-55
• 6.1 全文总结53
• 6.2 后续研究与展望53-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-58

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