如何在PSIM中使用太阳能模块物理模型

太阳能模块物理模型具有以下参数：

利用来自BP solar公司的太阳能模块MSX-60来说明如何使用该工具来获取模型参数。该过程包括以下步骤：

下图显示了制造商数据表图像，以及与制造商数据表相关的实用工具对话框窗口区域。除在Voc处的dv/di值外，本区域所需的全部信息都可以直接从数据表中读取，如红色矩形所示。在数据表中，开路电压的温度系数以V/°C表示。为了使用该工具，需要将其转换为%/°C：

-80mV/°C = ﹣0.08/21.1 /°C =﹣0. 38%/°C

在Voc处的dv/di（斜率）指的是在开路电压Voc为21.1V时dv/di斜率。从数据表I-V特性中，通过从图表中读取数值（用红色虚线标记），我们可以计算出斜率：

如果数据表中的I-V曲线不可用，则将dv/di值为0。

对于带能Eg、理想因子A、分流电阻Rsh和系数Ks这四个参数，通常不从数据表上获取，而是通过良好的初始估计，或者从制造商处获得。

对于晶体硅，带能Eg的初始估计值约为1.12eV，对于非晶硅约为2 eV。

对于晶体硅，理想因子A的初始估计值约为2，而对于非晶硅则小于2。

分流电阻Rsh的初始值一般为几千欧姆。

未知时，可将系数Ks的初始值设为0。

在本例中，参数设置如下：

根据数据表信息和对Eg、A、Rsh和Ks的初始估计，点击Calculate Parameters按钮，可以计算出其余参数（串联电阻Rs、短路电流Isc0、饱和电流Is0和温度系数Ct)。获得以下值：

请注意，计算结果是近似的，仅提供基本值。可以通过调整这些参数，使计算的I- V曲线与数据表曲线或实验结果相匹配。

在给定光强度S和环境温度Ta的工作条件下，点击Calculate I-V Curve按钮，可得到I-V和P-V曲线，同时计算出最大功率点。 

如果定义S=1000 W/m2和Ta= 25℃，我们可得到最大功率点：Pmax=59.27 W，Vmax= 16.73 V和Imax= 3.54 A。最大功率和最大功率下的电压均低于数据表中的值60 W和17.1 V。需要调整参数Eg、A、Rsh、Ks、Rs、Is0和Ct以获得更好的拟合。

在本例中，如果将串联电阻Rs变更为0.008 Ohm，则计算出的最大功率点为：Pmax= 60.54 W，Vmax= 17.04V，Imax= 3.55 A，更接近于数据表值。

最终参数值以及I-V和P-V曲线如下所示。

可能需要多次迭代和试验才能获得与数据表或实验数据的良好拟合。参数确定后，单击Copy PSIM Parameters按钮将模型参数复制到PSIM原理图中。也可以将数据表和参数值保存到文本文件中以供以后使用，请单击“保存”按钮，将其保存到文件（例如“Solarex MSX-60.txt”）。要将加载特定太阳能模块的数据，请单击Load按钮。

通常，多个相同的太阳能模块串联连接形成一个太阳能阵列。可以使用一个太阳能模块来模拟太阳能阵列。

下图显示了2个太阳能模块Solarex MSX-60串联连接，以及两个模块的组合。组合模块的参数与单个太阳能模块相同，只是电池数量Ns是单个太阳能模块值的2倍。

请注意，当多个模块串联连接时，如果光强度和环境温度输入不同，则每个模块之间都需要一个旁路二极管。此外，每个模块之间还需要一个非常小的电容（在这种情况下为30 nF)，以实现数值收敛。

将组合模块的I-V曲线与单模块的I-V曲线进行比较，需要改变以下量：

下图显示了单个模块和组合块的太阳能模块实用工具对话框。红色方框中的参数输入突出显示了差异。

单个太阳模块数据

组合太阳模块数据

在其他情况下，几个相同的太阳能模块并联连接形成一个太阳能阵列。可以使用太阳能模块块来模拟太阳能阵列。

下图显示了两个太阳能模块Solarex MSX-60并联连接，以及两个模块的组合。组合模块的一些参数与单个太阳能模块的参数不同，如下图中红色框所突出显示的。

绘制组合模块的I-V曲线，与单个模块相比，需要改变以下量： 

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