光伏板原理分析

阳光照射在高纯度晶体硅电池上会形成光生伏打效应，光伏电池的输出端会有电压和电流。为了描述光伏电池的工作状态，用图1等效电路和式1-1来模拟和计算。

I+RsIphIdRshIshRU-

图 1 光伏电池板等效电路

q(UIRs)1AKTIIphIoeIph ：光生电流

UIRs (式1-1) RshIo ：二极管反向饱和电流 Rsh ：光伏等效并联电阻

Rs ：光伏等效串联电阻 R ：负载

U ：输出电压

q ：电力电子常数，为1.6*10A ：二极管特性因子

19C J/K

K ：玻尔兹曼常数，为1.38*10T ：绝对温度

23式1-1中Iph 、Id、Rsh、Rs、A不易获得。实际中Rsh很大，可等效为断路；Rs很小，可等效为短路。故式1-1可简化为经典光伏特性：

IIphIoe工程中再令：IscIph ，C1qU1AKT （式1-2）

IoAKTC ，2 ，其中，Isc 是短路电流，Voc 是开

IscqVoc路电压，C1 和C2定义为光伏通讯常数。此时式1-2进一步简化为：

IIsc(1C1e把(Voc,0) 和(Vm,Im)带入式1-3可得：

U1C2Voc) （式1-3）

Vm)Im(1VocC1(1)eIsc （式1-4） C(Vm1)/ln(1Im)2VIscocVm和Im是光伏电池最大功率点的电压和电流。

考虑到环境温度和光照强度的变化，有：

Uu1C2Voc)iIIsc(1C1eiaST(S1)Isc （式1-5） SrefSrefubTRsiTTTref其中，S 和Sref 是光照强度和额定光照强度；T 和Tref 是温度和额定温度；a 和b 是环境影响系数。对于硅电池，一般取

a0.0012Isc （式1-6） b0.005Voc根据式1-3至1-6在matlab中搭建光伏电池模型如图2所示。

图 2 光伏电池模型

图 3 光伏电池输出特性，电压、电流和功率