73、太阳能发电建模与高速大带宽电压跟随器设计

太阳能发电建模与高速大带宽电压跟随器设计

1. 太阳能发电建模

太阳能电池在工业及其他应用中无法产生高电压，因此需要高效技术来实现所需的电力供应。将太阳能与电网同步是研究人员面临的另一项挑战性任务，因为太阳能发电为直流电，需要更高级别的逆变器来达到所需的光伏电能质量。

• 谐波处理与无功补偿
  • 减少谐波含量是研究的重要任务。可使用滤波器和更高级别的逆变器来去除高次谐波。
  • 无功功率（VAR）补偿是提高电力系统电能质量的重要技术。静止同步补偿器（STATCOM）作为一种灵活交流输电系统（FACT）设备，可用于无功功率补偿。它能作为无功功率的源或汇，为感性和容性负载供电，工作模式有两种：一是使电压恒定，二是使无功功率恒定，其电压 - 电流（VI）特性可由方程 (V = V_{ref} + I X_s) 解释，其中 (V) 是正序电压（标幺值），(I) 是补偿电流（标幺值），(X_s) 是曲线斜率或电抗压降。STATCOM 无运动部件，能比其他 FACT 设备更快地产生和吸收无功功率。
• 光伏电池效率与建模
  • 在转换过程中，太阳能电池会产生较大损耗，导致效率降低。因此需要对光伏电池进行分析和建模。多年前就已开发出太阳能电池的数学模型，如今可借助 MATLAB、SPICE 等仿真软件对光伏电池进行模拟。
  • 温度和太阳辐射对光伏电池的非线性特性影响显著。不同太阳辐射和温度下的光伏电池输出电压和功率曲线（VI 和 VP 曲线）表明，光伏电压受太阳辐射和电池温度变化的影