太阳能光伏发电系统的研究
第二章 光伏电池
由上图可知：在光照强度一定的条件下，温度的变化对光伏电池的开路电压和所输出的最大功率有显著影响，而对其短路电路影响较小。
总而言之，当光照强度一定，温度与光伏电池的输出最大功率成反比；当温度一定，光照强度与光伏电池的输出最大功率成正比。由此可见，光伏电池的输出特性不仅具有强非线性，而且受温度和光照强度的变化影响较大。
3. 局部遮挡条件下光伏电池的输出特性
然而，除了以上讨论的温度和光照强度对光伏电池的输出特性有显著影响外，在实际应用中，常常由于云块、建筑物及灰尘等对光线的遮挡, 都会造成光伏系统的光照不均匀，从而对光伏阵列的输出特性产生较大的副作用。若干太阳能光伏组件经串联连接形成的光伏阵列在部分遮挡的条件下，光伏阵列的输出P-U特征曲线将会出现多个峰值[15]。并且在这种情况下，传统的MPPT算法只能跟踪到局部最大功率点而非全局最大功率点[15][16]。下面就对这种工作条件下光伏系统的输出特性进行建模并仿真。
为了方便将光伏电池的数学模型和SimPowerSystem中的器件进行连接，需要对模型的输出进行一些处理[17]（如图2.13所示）。其中的CCS模块相当于D/A转换器，即将光伏电池模块输出数据转换为对应的电流输入后级；积分模块起到近似模拟负载变化的作用。
图2.13 经处理后的光伏电池模型
为了研究光伏系统处于局部遮挡条件下的输出特性，需要将多个光伏电池进行串联连接，完成的仿真模型如下图2.14所示。
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第二章 光伏电池
图2.14 局部遮挡条件下的仿真模型
将三块光伏电池模型串联连接，并在相同温度的条件下为三块电池设置三种不同的光照强度，以对局部遮挡条件进行模拟。由于不同的光照条件将造成光伏电池产生的光电流大小不一，因而使得并联在光伏电池上的旁路二极管（图2.13）起作用，并承担导流病并短路受遮挡组建的作用，所以电流在不同光照条件时产生了不同的转折点；同时由于光照强度对光伏电池输出电压影响较小，进而输出功率呈现多个峰值点。仿真后得到的I-U特性曲线和P-U特性曲线如下图2.15和和2.16所示。
由仿真结果可得：当光伏阵列被部分遮挡时，I-U特性曲线呈现阶梯状，功率曲线会产生多个局部峰值点；并且P-U曲线峰值的数以及I-U阶梯数与串联组件接收光照强度的种类相同[15],[16]。
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第二章 光伏电池
32.52电流/A1.510.500102030电压/V40506070
图2.15 局部遮挡条件下的I-U曲线
70605040功率/W30201000102030电压/V40506070
图2.16 局部遮挡条件下的P-U曲线
为了更好的对局部遮挡条件对光伏系统造成的影响进行说明，给出未遮挡和
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第二章 光伏电池
局部遮挡条件下输出特性的对比，如下图所示。
32.52电流/A1.510.500102030电压/V40506070
图2.17 未遮挡与局部遮挡条件下I-U特性对比
12010080功率/W60402000102030电压/V40506070
图2.18 未遮挡与局部遮挡条件下P-U特性对比
由上图可知：局部遮挡条件下的功率曲线与未遮挡时的曲线存在较大的差
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