（完整版）光伏发电的MATLAB仿真

1.画出实验接线图

图1 实验接线图

图2 光伏电池板图3 实验接线实物图

2.实验过程记录与分析

（1）给出实验的详细步骤

○1实验前根据指导书要求完成预习报告

○2按预习报告设计的实习步骤，利⽤MATLAB建⽴光伏数学模型，如下图4所⽰。

图4 光伏电池模型其中PV Array模块⾥⼦模块如下图5所⽰。

图5 PV Array模型其中Iph，Uoc，Io，Vt⼦模块如下图6-9所⽰。

图6Iph⼦模块

图7Uoc⼦模块

图8 Io⼦模块

图9Vt⼦模块

○3在光伏电池建模的基础上，输⼊实际光伏电池参数值，研究不同光照强度下、不同温度下光伏电池的I-V、P-V特性曲线，并得出结论。

○4设计光伏电池测试平台，在不同光照、温度情况下测试光伏电池输出电压、输出电流值，对实测数据进⾏处理并加以分析，记录实际光伏电池的I-V、P-V特性曲线，与仿真结果进⾏对⽐，得出有意义的结论。

○5确定电⼒变换电路拓扑结构，设计电路中的相关参数值，通过MATLAB搭建电路并仿真分析，搭建电路如图10所⽰。

图10离⽹型光伏发电系统

○6确定系统MPPT控制策略，建⽴MPPT模块仿真模型，并仿真分析。

系统联调，调节离⽹型光伏发电系统的电路和控制参数值，仿真并分析最⼤功率跟踪控制效果。

（2）记录实验数据

表1当T=290K时S=1305W/m2时的测试数据

表2当T=287K时S=1305W/m2时的测试数据

表3当T=287K时S=1278W/m2时的测试数据

⼆、实验结果处理与分析

1.实验数据的整理和选择

使⽤MATLAB软件其中的simulink⼯具进⾏模型的搭建。再对其进⾏仿真，得到仿真曲线。使⽤Excel表格输⼊实验所测得U、

I、P，在对其⾃动⽣成I-V，P-V曲线。

2.绘制不同光照强度下、不同温度下光伏电池的I-V、P-V特性曲线；

图11 I-V曲线图12 P-V曲线

当T=290K时S=1305W/m2时的测拟合曲线

图13 I-V曲线图14 P-V曲线

当T=287K时S=1305W/m2时的拟合曲线

图15 I-V曲线图16 P-V曲线

当T=287K时S=1278W/m2时的拟合曲线

3.所得实验数值和预习所得理论值⽐较，进⾏实验结果的误差分析

所得实验数值和预习所得理论值⽐较，仿真波形开路电压均⽐实验所得的开路电压⼤，仿真波形最⼤功率也⽐实验所得最⼤功率⼤，所取得最⼤功率值对应的电压值也是仿真时⽐实验时的⼤，造成这个现象的原因有以下⼏点：

（1）由于天⽓原因，真实测试环境的光照强度有些不稳定，前后变化幅度明显，这也导致了⼀部分的误差。

（2）太阳的⾓度以及⽅向⼀直在改变，这导致光伏电池板接收到的光照⼀直在改变。实际上，光伏电池板所接受的光照强度是⼀直在变化的，光照不稳定也是产⽣误差的原因之⼀。

（3）光伏电池板放置在开阔环境内，可能有灰尘落在板⾯上，可能造成热斑效应。

4.实验波形的描述和分析，对照实验现象分析结果的物理、⼯程意义，得出有意义结论。

由上述所得I-V，P-V曲线可知：其它条件⼀定时，光伏电池周围环境温度的升⾼将使光伏电池的开路电压下降，短路电流轻微增加，从⽽导致光伏电池的输出功率下降。光伏电池的温度特性⼀般⽤光伏电池的温度系数表⽰，温度系数⼩，说明光伏电池的输出随温度变化的越缓慢。其它条件⼀定时，光伏电池表⾯光照强度的增加将使光伏电池的短路电流增加，开路电压也略微增加，从⽽导致光伏电池输出功率增加。

5.仿真实验处理仿真产⽣的数据与曲线波形

将光伏阵列输⼊光强从1000W/m2经过0.5s后使其变为500W，光伏阵列输出功率如图17所⽰。

图17 改变光强光伏阵列输出波形

将光伏阵列输⼊温度从25℃经过0.5s后使其变为15℃光伏阵列输出功率如图18所⽰。

图18 改变温度光伏阵列输出波形

通过波形我们看出在周围环境发⽣改变时，设计的L、C参数不是很理想，这些参数的使⽤范围不是很⼴泛，需要继续调节参数。

通过调节参数后，我们得到了⽐较理想的输⼊波形、输出波形。如图19到图20所⽰。

图19 输⼊波形

图20 输出波形

6.对实验过程中遇到的问题和错误进⾏分析

（1）实验测量时，万⽤表量程选择错误，致使实验数据不精确。

（2）仿真时，选择L,C错误，致使波形错误。

（3）光伏电池板参数设置错误，致使波形完全出错。

三、实验⼼得体会

通过本次课程设计，使我收获颇多，使⾃⼰学到了许多东西且认识到了⾃⼰的不⾜。

在本次实验中也遇到了许多问题，如：在做实物实验中，由于万⽤表的量程选择错误，致使数据不精确，经⾃⼰的分析与检查，解决这个问题后，得到了较为准确的数据。在做仿真实验中，使得波形波动较⼤，在⾃⼰查阅资料后，加了⼀个滤波电路，使得波形较为理想。

在本次课程设计中，我掌握了光伏电池的⼯作原理，boost电路的⼯作原理，

simulink的使⽤和最⼤功率追踪MTTP的⼯作原理和⼯作⽅法。让我对所学习的boost电路有了更加深⼊的了解，对课堂上所讲的PWM波的调制也有了进⼀步的了解，将之前课堂中有些不太明了的知识进⾏了梳理和补充。

通过本次课程设计让我学到了许多⼈⽣的道理，学会了如何去提取信息，如何⾃主学习和解决问题的思路与⽅法，也让我明⽩了团队协作的重要性。

我认为本次课程⾮常成功，建议学校以后可以更多地开展像这种类型的课程设计，让我们的知识更加巩固，锻炼我们的能⼒。