MATLAB光伏电池单二极管模型仿真与I-V特性分析工具

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现光伏电池单二极管等效电路建模，能够模拟不同光照与温度条件下的I-V/P-V特性曲线，为光伏系统设计与性能分析提供准确的仿真支持。

详 情 说 明

光伏系统单体光伏电池数学建模与仿真分析项目

项目介绍

本项目基于光伏电池的单二极管等效电路物理模型，实现了对单体光伏电池在不同环境条件（光照强度、温度）下的输出特性进行数学建模与仿真分析。通过数值方法求解非线性电路方程，能够精确模拟电池的I-V和P-V特性曲线，并分析关键性能指标，为光伏系统设计、性能评估和优化提供理论支持与工具。

功能特性

• 特性曲线模拟：计算并绘制光伏电池的I-V特性曲线和P-V特性曲线。
• 最大功率点分析：自动识别并输出最大功率点（MPP）对应的功率、电压及电流值。
• 环境参数影响分析：评估光照强度和温度变化对电池输出特性（如短路电流、开路电压、最大功率）的影响。
• 模型参数辨识：提供参数拟合工具，支持用户根据实测数据辨识或自定义单二极管模型参数（如理想因子、串联电阻等）。
• 性能指标计算：输出填充因子（FF）和转换效率（η）等重要性能参数。
• 数据导出：支持将仿真数据（电压、电流、功率数组）导出为表格文件，便于后续分析。

使用方法

1. 准备输入参数：在指定文件或界面中输入标准测试条件（STC）下的电池参数（如Isc, Voc, Imp, Vmp）以及所需的环境条件（光照、温度）。也可直接设置模型参数（n, Io, Rs, Rsh）。
2. 运行仿真：执行主程序启动计算。程序将基于单二极管模型方程进行数值求解。
3. 查看结果：程序会自动生成I-V和P-V特性曲线图，并在命令行或结果文件中输出最大功率点参数、填充因子和效率等结果。
4. 进行参数分析：修改环境参数（如光照强度梯度、温度梯度）重新运行，可观察性能变化趋势并获得敏感性分析图表。
5. 数据导出：根据需要，将仿真数据导出为CSV或Excel格式文件。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a 或更高版本
• 必要工具箱：优化工具箱（用于参数拟合）、MATLAB基础绘图功能

文件说明

主程序文件集成了项目的核心仿真流程。它首先读取用户预设的光伏电池物理参数与环境条件，接着调用单二极管模型方程，并利用牛顿-拉夫逊法等数值算法求解电流与电压关系。完成特性曲线计算后，程序会确定最大功率点并计算相关性能指标，最终生成特性曲线图与文本结果输出，同时支持参数扫描分析功能。