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關(guān)于太陽(yáng)能電池陣模擬器的設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2011-06-24 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1 引言

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/178968.htm

  太陽(yáng)能(Solar Energy),一般是指太陽(yáng)光的輻射能量,在現(xiàn)代一般用作發(fā)電。自地球形成生物就主要以太陽(yáng)提供的熱和光生存,而自古人類也懂得以陽(yáng)光曬干物件,并作為保存食物的方法,如制鹽和曬咸魚等。但在化石燃料減少下,才有意把太陽(yáng)能進(jìn)一步發(fā)展。太陽(yáng)能的利用有被動(dòng)式利用(光熱轉(zhuǎn)換)和光電轉(zhuǎn)換兩種方式。太陽(yáng)能發(fā)電一種新興的可再生能源。目前,在航天電源領(lǐng)域內(nèi),絕大多數(shù)衛(wèi)星電源均使用作為其動(dòng)力核心。衛(wèi)星電源的性能直接影響到衛(wèi)星的性能和工作壽命,對(duì)衛(wèi)星的正常運(yùn)行和使用也有重大的影響。因此,為了提高電源系統(tǒng)的性能和可靠性,對(duì)衛(wèi)星電源系統(tǒng)進(jìn)行仿真和測(cè)試評(píng)估具有十分重要的意義。

  衛(wèi)星的空間工作條件惡劣且復(fù)雜,溫度范圍大,日照條件變化迅速,且方陣處于高能粒子輻射下,在地面上無(wú)法采用實(shí)際的方陣來(lái)再現(xiàn)衛(wèi)星在空間軌道中的工作狀態(tài),因此需要采用太陽(yáng)能電池(Solar Array Simulator,簡(jiǎn)稱SAS)來(lái)模擬太陽(yáng)能電池陣在空間的工作狀況。SAS是衛(wèi)星電源的重要組成部分,其主要任務(wù)是真實(shí)地遵循太陽(yáng)能電池方陣在各種復(fù)雜空間條件下的實(shí)際輸出特性曲線,在衛(wèi)星的地面測(cè)試階段代替太陽(yáng)能電池方陣為衛(wèi)星上的各分系統(tǒng)供電。

  2 太陽(yáng)能電池的數(shù)學(xué)模型

  根據(jù)太陽(yáng)能電池原理和圖1 所示的實(shí)際測(cè)量結(jié)果建立了多種模型,用于太陽(yáng)能電池的測(cè)試和應(yīng)用研究。事實(shí)證明,這些模型具有足夠的工程精度。

  2.1 單指數(shù)模型

  圖2 示出太陽(yáng)能電池的等效電路。

  Iph 取決于太陽(yáng)能電池各工作區(qū)的半導(dǎo)體材料性質(zhì)和電池幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)以及入射光強(qiáng)、表面反射率、前后表面復(fù)合速度、材料吸收系數(shù)等。由于器件的瞬時(shí)響應(yīng)時(shí)間相比于絕大多數(shù)光伏系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)顯得微不足道,因此分析中可忽略結(jié)電容。設(shè)定圖中所示的電壓、電流為正方向,由固體物理理論和全電路歐姆定律即可推出目前常用的單指數(shù)形式的太陽(yáng)能電池模型:

  式中

  I0———二極管反向飽和電流

  q———電子電荷

  I———電池的輸出電流

  K———波爾茲曼常數(shù)

  T———絕對(duì)溫度

  A———二極管品質(zhì)因子(曲線因子),一般A=1~2:


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評(píng)論


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