光伏發(fā)電基本原理分析綜述1.1光伏電池工作原理相比于其他新能源來說，太陽能具有清潔高效的特征，即使發(fā)生了行業(yè)下跌，其所具備的獨特優(yōu)勢仍比其他資源更勝一籌，為此近年來得到我國政府的大力推廣。光伏電池作為一種將光能轉(zhuǎn)化為電能的元件，其應(yīng)用原理為光生伏特原理。當陽光照射到光伏面板上時，由于光伏面板是平面，因此大部分的光照將得到反射，而少量被吸收的光子將在光伏電池半導(dǎo)體表面產(chǎn)生電子空穴對，又稱EHP。由于光照被光伏電池吸收并在其半導(dǎo)體表面產(chǎn)生了電子空穴，而光照產(chǎn)生的電子空穴在受到PN結(jié)產(chǎn)生的電場作用下，會產(chǎn)生分離作用，其中空穴朝著P端移動，而電子向著N端移動，因此在外部電子的兩端會出現(xiàn)電勢差，繼而在外部電路中產(chǎn)生電流，這一將光能轉(zhuǎn)化為電能的效應(yīng)，就是光生伏特效應(yīng)。將這一效應(yīng)應(yīng)用到半導(dǎo)體材料中就能制成電能光伏面板。基于每個光伏電池元件輸出電壓都很低這一特點，在實際生產(chǎn)使用中，為了滿足特定輸出電壓需求，需要將多個光伏電池單元通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式組合在一起成為光伏電池組件，接著再將光伏電池組件串聯(lián)或并聯(lián)在一起組成光伏電池陣列。1.2光伏電池數(shù)學(xué)模型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的單級型拓撲結(jié)構(gòu)簡單，但光伏陣列在運行的同時，還需要對最大功率進行跟蹤，整體的控制難度較大；而雙級型結(jié)構(gòu)雖然相對于單級型較為復(fù)雜，但是可由前一級的DC/DC變換電路來實現(xiàn)最大功率的跟蹤控制，便于后一級DC/AC逆變電路的控制。在雙級型拓撲結(jié)構(gòu)中，通過兩級電路的變換，可輸出符合實際需求的交流電，借助濾波器的作用，可有效提高電能的質(zhì)量，在滿足要求后，可并入地區(qū)電網(wǎng)運行。綜合上述分析情況，本文將采用雙級型的拓撲結(jié)構(gòu)來作為本文的光伏發(fā)電拓撲結(jié)構(gòu)，雙級型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。圖1.1雙級型光伏發(fā)電系統(tǒng)在圖1.1中，光伏陣列中的電池單元內(nèi)部可等效成圖1.2所示形式，串聯(lián)電阻和分流電阻對光伏電池的運行特性有著重要的影響，為光伏陣列的等效光生電流。圖1.2太陽能電池等效電路圖1.2中的光伏電池模型的輸出特性可表示成：（1.1）在式（1.1）中，表示光伏電池的輸出電流，和分別表示光伏電池的光生電流和旁漏電流。且有：（1.2）在式（1.2）中，表示PN結(jié)上的反向飽和電流；表示二極管的品質(zhì)因子；表示絕對溫度；，。由圖1.2可得：（1.3）同時，有：（1.4）（1.5）式中：，表示電流溫度系數(shù)，表示短路電流。由式（1.3）~（1.5）有：（1.6）式（1.6）是根據(jù)電子學(xué)理論推導(dǎo)而出的方程，被廣泛應(yīng)用于光伏電池的理論分析中。太陽能光伏電池輸出特性中的參數(shù)、、和，其值由于受到溫度和光照強度的影響，難以給出確切的大小，因為光伏電池等效電路中串聯(lián)電阻的阻值非常小，遠小于二極管的導(dǎo)通電阻，一般只有不到1歐姆，反之并聯(lián)電阻的阻值非常大，一般可達到1000歐姆，對于光伏電池的輸出而言，流經(jīng)并聯(lián)電阻的旁漏電流可忽略不計。在實際的工程運用中，可以使用太陽能電池板生產(chǎn)廠家所提供的標準測試條件下的測量參數(shù)，對光伏電池的輸出特性進行數(shù)學(xué)運算。在光伏系統(tǒng)運行過程中，一般將多個太陽能