太陽能電池雙二極管模型顯式表達方法研究

【摘要】：太陽能光伏發(fā)電具有分布廣泛、無污染、不受地域限制等獨特的優(yōu)點,近年來正飛速發(fā)展。為了使太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)最優(yōu)化設計和運行,需要利用一個精確的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真模型進行實驗測試獲得相關參數(shù)。太陽能光伏組件是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的核心部分,也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分,它是由多個單體的太陽能電池片根據(jù)需要串、并聯(lián)組成的。因此,需要建立準確的太陽能光伏電池仿真模型。太陽能電池模型通常有兩種:單二極管模型和雙二極管模型。這兩種模型的電流-電壓(I?V)特性在數(shù)學描述上是隱式超越方程。根據(jù)I?V特性方程,通過數(shù)值方法可以得到對應不同電壓(電流)的電流(電壓)值,然而,即使有相對好的初始猜值,這些數(shù)值方法往往也難以收斂。因此,在實際的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計與運行中,設計工程師需要一個簡單、快速、有效的太陽能電池的顯式模型。本文主要研究太陽能電池模型的顯式建模方法。首先,提出一種新的解析方法建模太陽能電池的串聯(lián)電阻,結合其他研究者提出的四個電池參數(shù)(并聯(lián)電阻,反向飽和電流,光生電流,理想因子)模型,能夠有效地估計太陽能電池單二極管模型的I?V特性。其次,利用泰勒展開式表達太陽能電池雙二極管模型的指數(shù)函數(shù),得到雙二極管模型的顯式表達式,進而提出兩個基于泰勒展開式的新的七參數(shù)提取模型。最后,利用Padé逼近表達太陽能電池雙二極管模型的指數(shù)函數(shù),得到雙二極管模型的顯式表達式,進而提出兩個基于Padé逼近的新的七參數(shù)提取模型。針對上述提出的顯式建模方法,本文選擇不同技術的硅太陽能組件進行仿真驗證。仿真結果表明,本文提出的模型是準確、有效、可行的。 【關鍵詞】：太陽能電池 I?V特性 單二極管電池模型 雙二極管電池模型 參數(shù)提取 顯式模型 泰勒展開式 Padé逼近
【學位授予單位】：渤海大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 1 緒論11-15
• 1.1 太陽能光伏發(fā)電概述11-12
• 1.2 太陽能電池的分類12-13
• 1.2.1 按基體材料分類12
• 1.2.2 按電池結構分類12-13
• 1.2.3 按用途分類13
• 1.3 太陽能電池模型的研究背景和發(fā)展狀況13-14
• 1.4 本論文主要內(nèi)容及研究意義14-15
• 2 太陽能電池模型15-27
• 2.1 太陽能電池單二極管模型15-16
• 2.2 太陽能電池雙二極管模型16-17
• 2.3 太陽能電池的參數(shù)提取方法17-26
• 2.3.1 不同參數(shù)提取方法概述17-20
• 2.3.2 一種新的串聯(lián)電阻的參數(shù)提取模型20-23
• 2.3.3 仿真與結果分析23-26
• 2.4 本章小結26-27
• 3 基于泰勒展開式的太陽能電池雙二極管模型顯示表達27-56
• 3.1 基于泰勒展開式的雙二極管I -V特性模型27-35
• 3.1.1 基于泰勒展開式的雙二極管模型顯式表達27-28
• 3.1.2 基于泰勒展開式的參數(shù)提取模型28-35
• 3.2 仿真及結果分析35-55
• 3.3 本章小結55-56
• 4 基于 Padé 逼近的太陽能電池雙二極管模型顯示表達56-85
• 4.1 Padé 逼近概述56
• 4.2 基于Padé 逼近的雙二極管I -V特性模型56-62
• 4.2.1 基于Padé 逼近的雙二極管模型顯式表達56-58
• 4.2.2 基于Padé 逼近的參數(shù)提取模型58-62
• 4.3 仿真及結果分析62-84
• 4.4 本章小結84-85
• 總結與展望85-86
• 參考文獻86-90
• 發(fā)表論文情況90-91
• 致謝91-92

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