基于Matlab/Simulink的聚光太陽能電池仿真

【摘要】：聚光太陽能電池是一種通過聚光的方式直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的器件。聚光太陽能電池實(shí)際使用過程中由于所受到的輻照、聚光倍數(shù)、溫度等一系列因素的不同其輸出的電壓、電流、功率、效率也將不同,通過對(duì)聚光太陽能電池進(jìn)行建模,可以仿真聚光太陽能電池及其陣列在不同的使用條件的輸出特性,從而為光伏發(fā)電的應(yīng)用提前做出預(yù)測(cè)和指導(dǎo)。 本論文先從理論上對(duì)多結(jié)聚光太陽能電池的短路電流密度、開路電壓、效率等參數(shù)進(jìn)行分析,然后在MATLAB/SIMUlink環(huán)境下建立了聚光太陽能電池仿真模型。該模型由物理模型和電學(xué)模型兩部分組成,其中物理模型用于計(jì)算各子結(jié)電池的短路電流密度和反向飽和電流密度,電學(xué)模型為聚光太陽能電池的等效電路模型,這兩個(gè)模型通過S-PS工具連接起來。該模型以各子結(jié)電池吸收的起止波長(zhǎng)、聚光倍數(shù)、溫度作為輸入?yún)?shù),電壓—電流密度、電壓—功率密度曲線作為輸出,同時(shí)將曲線的數(shù)據(jù)以表格的形式保存。 運(yùn)用該模型,以Spectrolab公司的C1MJ三結(jié)聚光太陽能電池為例,仿真了聚光太陽能內(nèi)部串并聯(lián)電阻對(duì)電池本身輸出的影響,仿真表明聚光太陽能電池串聯(lián)電阻越小、并聯(lián)電阻越大電池輸出特性越好；仿真了C1MJ電池及其陣列在不同輻照情況下的輸出情況。單個(gè)C1MJ電池仿真的結(jié)果中短路電流密度、開路電壓等參數(shù)和理論分析的結(jié)論是一致的。緊接著,對(duì)該模型加入聚光比和溫度模塊,仍以C1MJ電池為例,仿真了其在不同溫度和不同聚光比下單個(gè)聚光電池及其陣列的輸出開路電壓和效率,并將仿真的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,對(duì)比的結(jié)果表明仿真的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)吻合的非常的好,證明了本論文中建立的聚光太陽能電池模型是可信且精確的。 【關(guān)鍵詞】：聚光太陽能電池 仿真 MATLAB/SIMUlink 短路電流密度 溫度影響
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 太陽能電池的發(fā)展9-10
• 1.2 多結(jié)聚光太陽能電池10-11
• 1.3 太陽能電池仿真現(xiàn)狀11-14
• 1.4 本論文的意義14
• 1.5 論文的主要內(nèi)容14-16
• 第2章 多結(jié)聚光太陽能電池理論研究16-23
• 2.1 太陽電池光伏效應(yīng)和典型I-V特性曲線16-18
• 2.2 多結(jié)聚光太陽能電池理論研究18-22
• 2.2.1 多結(jié)聚光太陽能電池開路電壓19-20
• 2.2.2 多結(jié)聚光太陽能電池短路電流20-22
• 2.2.3 多結(jié)聚光太陽能電池的效率和填充因子22
• 2.3 小結(jié)22-23
• 第3章 多結(jié)聚光太陽能電池Matlab/Simulink建模與仿真23-35
• 3.1 Matlab及Simulink簡(jiǎn)介23-24
• 3.2 多結(jié)聚光太陽能電池Matlab/Simulink建模24-30
• 3.2.1 多結(jié)聚光太陽能電池各子結(jié)短路電流密度建模25-28
• 3.2.2 多結(jié)聚光太陽能反向飽和電流密度建模28-29
• 3.2.3 多結(jié)聚光太陽能電池整體建模29-30
• 3.3 模型的仿真運(yùn)行30-32
• 3.4 多結(jié)聚光太陽能電池中串并聯(lián)電阻研究32-34
• 3.4.1 串聯(lián)電阻對(duì)多結(jié)聚光太陽能電池輸出的影響32-33
• 3.4.2 并聯(lián)電阻對(duì)多結(jié)聚光太陽能電池輸出的影響33-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 第4章 多結(jié)聚光太陽能電池不同輻照下的仿真研究35-44
• 4.1 單個(gè)聚光太陽能電池在不同輻照下的仿真研究35-38
• 4.2 多結(jié)聚光太陽能電池陣列在不同輻照下的仿真38-43
• 4.2.1 多結(jié)聚光太陽能電池串聯(lián)陣列情況下部分陰影的仿真38-41
• 4.2.2 多結(jié)聚光太陽能電池并聯(lián)陣列情況下部分陰影的仿真41-43
• 4.3 本章小結(jié)43-44
• 第5章 多結(jié)聚光太陽能電池聚光和溫度仿真研究44-53
• 5.1 多結(jié)聚光太陽能電池在不同聚光和不同溫度下的仿真模型44-47
• 5.2 多結(jié)聚光太陽能電池在不同聚光和不同溫度下的仿真結(jié)果分析47-51
• 5.2.1 不同聚光下開路電壓和溫度的關(guān)系48-49
• 5.2.2 不同溫度下開路電壓和聚光倍數(shù)的關(guān)系49
• 5.2.3 不同溫度下效率和聚光倍數(shù)的關(guān)系49-51
• 5.2.4 不同聚光下效率和溫度的關(guān)系51
• 5.3 本章小結(jié)51-53
• 第6章 總結(jié)和展望53-55
• 6.1 全文總結(jié)53
• 6.2 后續(xù)研究與展望53-55
• 致謝55-56
• 參考文獻(xiàn)56-58

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