2。2 太阳能电池等效电路论文网

太阳能电池本质是运用光伏电池进行能量转换的半导体装置，它的作用是将光伏 电池所吸收的太阳能转化为工业或者生活用电，图 2-1 是太阳能电池的等效电路。

图 2-1 太阳能电池等效电路

太阳能电池理论模型为：

其中 为光生电流， 的值与光照强度和光伏电池的面积成正比，同时 值会 随着温度升高而略有升高； 为反向饱和电流/暗电流，硅型光伏电池在无光照情况 下的基本行为特性和一个普通二极管类似；   为旁路电流；I 为太阳能电池输出电

流；A 为电子电荷（         C）； K 为玻耳兹曼常数（          J/K）；T 为绝

对温度（K）；   为并联电阻；  为串联电阻

[15][16]。

在理论分析中，太阳能电池理论模型被广泛应，但很难确定式（2-1）中的参数（   、

   、A、 、 ），因此该模型的工程应用被极大限制。通过详细的推导，文献[16] 得出了太阳能电池的工程数学模型，文献[17]对该模型进行了优化。

太阳电池组件经串并联构成了光伏电池阵列（忽略连接线路损耗及组件差异）， 图 2-2 是光伏电池阵列等效电路 [18]：

图 2-2 光伏阵列等效电路

光伏阵列模型为：

2。3 太阳能电池方阵选型及计算

2。3。1 内河游轮及相关面积选择

本文选用出口荷兰排水型游艇，为内河休闲 FRP 排水型游艇，可用作水上休闲和 游览观光等活动。该船为单机、单桨、单舵、采用汽油机为推进动力的排水型船舶， 具有良好的耐波性和适航性。首尾浪小，抗风浪、抗拍击能力强，舱室振动、噪音低， 油耗低，功能齐、宽敞舒适、外形线条流畅等特点。本船具有“节能、舒适、安全” 的特点。由其规格书和船体结构图可知，太阳能电池板安装面积应定为 12m2。 2。3。2 太阳能电池板选型

本文选取的太阳能电池板规格由北京远方可再生能源发展有限公司提供，本文选 用 10(17)P1470×680 型号作为基本组件，其峰值功率为 100Wp，峰值电压为 17。5V， 峰值电流 5。7A，开路电压 22V，短路电流 6。5A，转换效率为 16。87%。太阳能电池方 阵串联数为 2，并联数为 6。

2。3。3 太阳能电池发电量计算

本文选取地区为南京，十一月日均太阳能辐射量由资料[19]可知为 9。63MJ/m2 即 2。675KWh/m2，日照时间由资料[20]可知为 5。54 小时，故日照时间段内单位面积太阳

辐射功率为：

该船平均每日所能吸收太阳能为：

实际上，太阳辐射不能被全部吸收，就有一个转换效率，因此实际的发电量为：

 发 2-8

2。4 MPPT 系统介绍及选型

2。4。1MPPT 算法

从相关资料可知，由于太阳能电池板输出特性曲线呈现非线形，随着温度和光强 变化，输出的电流、电压、功率都会发生变化，但是太阳能电池的性能曲线一直都有 一个最大功率点，因此我们必须一直观察太阳能电池的输出功率，找出输出最大点， 该方法也即最大功率跟踪(MPPT) 。

MPPT 算法主要有:扫描法、电导增量法、爬山法、模糊 PID 法、神经网络法、滑 模技术法，其中每种方法都有其优点与不足，应用最多的是电导增量法和爬山法。

2。4。2MPPT 系统选型文献综述

本文利用光伏电池进行最大功率点跟踪(MPPT)的原理，选用隔离式 CUK 电路对光 伏电池进行 DC/DC 变换，采用了 TI 公司的 TMS320LF2407A 作为控制芯片，以隔离式 CUK 电路为核心的 MPPT 系统。