基于虚拟仪器的光伏电池特性及最大功率点跟踪的建模与仿真.pdfVIP

基于虚拟仪器的光伏电池特性及最大功率点跟踪的建模与仿真 杨刚，黎冠文，陈鸣 (中山大学太阳能系统研究所 广州 510006) I V− P V − 摘要：利用虚拟仪器 LabVIEW 软件为工具，在光伏电池的 特性曲线和 特性曲 线解析式的基础上建立光伏电池的特性仿真模型，并在不同的日照强度的条件下对光伏电池 的输出特性曲线的影响进行仿真。并且依据输出特性曲线所得到的结果，对最大功率点跟踪 （MPPT ）进行了仿真。仿真结果验证了光伏电池的输出特性曲线的非线性特征，且特性曲 线受日照强度的变化而变化，最大功率点的跟踪仿真的结果表明，本系统可以很好的求解最 适宜的负载以稳定最大功率点。 关键词：光伏电池；LabVIEW ；输出特性；最大功率点跟踪（MPPT ） 中图分类号：TP391.9 文献标识码：A The Modeling and Simulation of Characteristic of PV cell and The Maximum Power Point Tracking Based on Virtual Instrument Gang Yang, Guanwen Li, Ming Chen (Institute of Solar Energy System, Sun Yat-sen University Guangzhou 510006) Abstract: This thesis sets up a simulation model of PV cell based on analytical formula of both I V− P V − the PV cell’s characteristic and characteristic, by using the tools of LabVIEW as software. Output characteristics of PV cells are simulated under different conditions, e.g. different sunshine intensities. Based on different results of output characteristics, the maximum power point tracking (MPPT) method is also simulated. The simulations results verify the nonlinear output characteristic of PV cell and the system is very effective in determining the most appropriate load to stabilize the maximum power point of PV cell. Keywords: PV cell; LabVIEW; output characteristic; maximum power point tracking (MPPT) 1. 引言 随着全球气候变暖、污染问题日益严重，从传统能源向可再生能源的转变势在必行。其 中太阳能作为可再生能源的重要部分，最近几年已经得到了很广泛的应用。本文首先从光伏 电池的等效电路图入手，利用光伏电池的内部结构和伏安特性建立其等效电路图，再根据电 路分析的知识求解出等效电路伏安特性的数学表达式，由数学表达式编写 LabVIEW 程序， 建立光伏电池的计算机仿真模型，最后通过计算匹配电阻来实现最大功率点的跟踪和控制。 以 LabVIEW 作为仿真的工具，可以准确地得到光伏电池的特性曲线，而且使用 LabVIEW 软件进行模拟还能开发出其他软件所无法开发的良好的用户界面。 2. 光伏电池特性的仿真模型 当受光照射的光伏电池接上负载时，光生电流流过负载，并在负载的两端建立起端电压， 这时光伏电池的等效电路图如图 1 所示：