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微电网中部分电源设备建模研究

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微电网中部分电源设备建模研究

作者:殷玉丹等

来源:《中小企业管理与科技·下旬刊》2014年第02期

摘要:微电网仿真研究需要准确的元件模型,其中重要的组成部分就是电源的选择,本文以两种光伏电池和燃料电池为例,对其建立了等效模型,模型简单且符合工程需求,该模型能对基于MATLAB进行仿真研究时提供参考。

关键词:微电网电路模型电源建模

1 概述

随着微电网理论的研究深入,各国家地区示范项目增多,容量加大,微电网已成为今后电力系统发展的热潮。目前微电网理论和实验研究已经取得了很好的研究成果[1,3]。鉴于微电网系统的复杂程度,其中就包括了微电源的多样式选择,本文对部分微电源的建模方法进行了分析。以对基于MATLAB软件进行仿真研究提供参考。

2 光伏电池建模

光伏发电时根据光生伏特效应原理,利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。光伏发电成本过高,而且实际的光照等因素又复杂多变,所以计算机仿真模拟为实际研究提供了很好的便利。

光伏电池的等效模型如图1。各变量关系如下:

其中Iph为光生电流,与光伏电池的面积以及入射光所能辐射到的角度成正比关系。ID为暗电流,即在无光照的条件下,由外电压作用下PN结内流过的单向电流,其大小反映在当前环境温度下光伏电池PN结自身所能产生的总扩散电流的变化情况。IL为光伏电池输出时负载经过的电流大小。Uoc则为开路电压。RL是负载上的电阻,Rs是串联电阻,Rsh是旁路电阻。I0是光伏电池本身内部存在的可等效的二极管PN结的反向饱和电流,与电池材料自身的性能有关,反映了光伏电池对光生电子载流子最大的复合能力,是一个常数,不受光照强度的影响;Isc为短路电流,即将光伏电池置于标准光源的照射下,在输出短路时流过光伏电池两端的电流;UD为等效二极管的端电压;q为电子电荷;k为玻尔兹曼常量;T为热力学温度;A为PN结曲线常数。

以上的分析中可以发现有很多不确定因素,这些因素在很大程度上影响了物理模型的精确性,使得物理模型对实际电池的模拟存在较大局限性,也限制了其在实际工程以及仿真研究中的应用。除了根据等效模型建立的关系式,也可以根据神经网络建立模型,或是根据工程需要提出的简便数学模型,即

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