CN104715103B - 基于fpga的光伏电池实时仿真模型设计方法 - Google Patents
基于fpga的光伏电池实时仿真模型设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104715103B CN104715103B CN201510015323.2A CN201510015323A CN104715103B CN 104715103 B CN104715103 B CN 104715103B CN 201510015323 A CN201510015323 A CN 201510015323A CN 104715103 B CN104715103 B CN 104715103B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- photovoltaic cell
- fpga
- simulation
- diode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 69
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 14
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 11
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 10
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 6
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 238000012821 model calculation Methods 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 abstract description 3
- 101100499229 Mus musculus Dhrsx gene Proteins 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 230000006727 cell loss Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005404 monopole Effects 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000003694 hair properties Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000005055 memory storage Effects 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
一种基于FPGA的光伏电池实时仿真模型设计方法,包括:1)针对光伏电池模型在FPGA中进行建模,将模型划分为电气***和控制***两部分;2)设置仿真时刻t=0,启动仿真;3)仿真时间向前推进一个步长,t=t+Δt;4)电气***计算出光伏电池输出电压V和电流I,并传入控制***的光伏电池模型中,随后光生电流源电流Iph和二极管电流Id以受控电流源的形式参与电气***的计算;5)判断仿真时间是否达到仿真终了时刻,如达到仿真终了时刻,则仿真结束,否则返回步骤3)。本发明在保证仿真精度的同时,实现了光伏电池模型的高速仿真计算,为基于较小的仿真步长的光伏发电***的实时仿真奠定了基础。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏电池模型设计。特别是涉及一种基于FPGA的光伏电池实时仿真模型设计方法。
背景技术
太阳能光伏发电又称为光伏电池,光伏电池具有结构简单、体积小、清洁无噪声、可靠性高、寿命长等优点,近年来发展十分迅速。按照采用的材料不同,光伏电池可分为硅型光伏电池、化合物光伏电池、有机半导体光伏电池等多种。目前,硅型光伏电池应用最为广泛,这种电池又可分为单晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜光伏电池等。其中,单晶和多晶硅光伏电池光电转换效率较高;非晶硅薄膜光伏电池虽然光电转换效率相对较低,但由于具备其他一些优点近年来应用得也日益广泛。从光伏电池的技术发展现状看,硅型光伏电池在今后相当长的一段时间内将是太阳能光伏电池的主流。
由于光伏电池单体输出电压和输出电流都很低,功率也较小,为此需将光伏电池串、并联构成光伏模块,其输出电压可提高到十几至几十伏;光伏模块又可经串、并联后得到光伏阵列,进而获得更高的输出电压和更大的输出功率。光伏发电***的实际电源一般就是指光伏阵列,它是一种直流电源。在实时仿真中,针对光伏电池的详细建模往往涉及较多的非线性函数,其运算较为复杂,影响着光伏发电单元的计算效率以及数字仿真的实时性。而基于现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gate array,FPGA)的全硬件计算为光伏电池建模和实时仿真提供了一种新思路。
FPGA本质上具有完全可配置的固有硬件并行结构,其逻辑资源可配置为很多并行处理单元并实现多层级高度并行计算;同时,FPGA芯片上具有大量嵌入式块RAM,可配置为大量分布式ROM或RAM,其数据和地址宽度、端口数量皆可配置,而传统实时仿真器中内存和总线大多是共享的,且端口有限,限制了数据的传输效率;FPGA允许使用流水线技术,加强了数据处理效率,并且,FPGA还拥有大量传输速度极快的内部连线,不会引入过大的通讯延迟。
因此基于FPGA的实时仿真***允许更快的计算速度和更小的计算步长,可以为实时仿真中对于步长有要求严格的部分提供速度和精度支持,体积小巧,在开发周期与成本上也更具优势;而且考虑到传统实时仿真器的模型与算法等内容基本上不对用户开放,进一步研究开发准确、高效的仿真算法不大可能。相比之下,基于FPGA的实时仿真器具有可开发性、可拓展性,能够为控制、保护策略的研究,新设备调试等提供测试平台。
在基于FPGA的实时仿真中,需要充分发挥FPGA的计算能力才能满足光伏电池实时仿真的计算能力需求。为此,本发明提出了一种光伏电池的实时仿真FPGA模型设计方法,该设计方法能够充分发挥FPGA硬件并行性以及流水线架构的技术优势,在保证仿真精度的同时,实现了光伏电池模型的高速仿真计算,为基于较小的仿真步长的光伏发电***的实时仿真奠定了基础。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种在保证仿真精度的同时,实现了光伏电池模型的高速仿真计算的基于FPGA的光伏电池实时仿真模型设计方法。
本发明所采用的技术方案是:一种基于FPGA的光伏电池实时仿真模型设计方法,包括如下步骤:
1)针对光伏电池模型在FPGA中进行建模,光伏电池模型计算公式为其中,Iph为光生电流源电流,Is是二极管饱和电流,q为电子电量,k是玻尔兹曼常数,T为光伏电池工作的绝对温度值,n是二极管特性拟合系数,Rs和Rsh分别为表示光伏电池损耗的电阻,I是光伏电池输出电流,V是光伏电池输出电压,对于光伏电池的建模应将模型划分为电气***和控制***两部分,其中电气***包括模拟光生电流源电流Iph和二极管电流Id的受控电流源以及模拟光伏电池内部损耗的电阻Rs和Rsh,控制***实现光生电流源电流Iph和二极管电流Id的具体计算;
2)由于模拟光生电流源电流Iph和二极管电流Id的受控电流源处于并联关系,计算相互独立,因此将模拟光生电流源电流Iph和二极管电流Id设置为第一***和第二***,在FPGA中开辟独立的FPGA计算资源在控制***中进行并行计算;
3)针对作为第一***的光生电流源电流Iph进行计算,Iph的计算公式为:
其中,Iph,ref为标准条件下的光生电流值,S为实际光照强度,Sref为标准条件下的光照强度,CT为温度系数,Tref为标准条件下电池工作的绝对温度,基于FPGA针对Iph进行计算是采用3个浮点数乘法器和2个浮点数加法器;
4)针对作为第二***的二极管电流Id的计算公式为:其中,Is和可进一步分配独立的FPGA计算资源在控制***中进行并行计算,二极管饱和电流Is的计算公式为:其中,Eg为禁带宽度,A为温度系数;基于FPGA针对In进行计算是采用4个浮点数乘法器、2个浮点数加法器以及1个浮点数指数函数计算单元;
5)设置仿真时刻t=0,启动仿真;
6)仿真时间向前推进一个步长,t=t+Δt;
7)由电气***计算出光伏电池输出电压V和电流I,并传入控制***的光伏电池模型中,光生电流源电流Iph、二极管饱和电流Is以及In进行并行计算,再通过二极管饱和电流Is和In计算二极管电流Id,随后光生电流源电流Iph和二极管电流Id以受控电流源的形式参与电气***的计算;
8)判断仿真时间是否达到仿真终了时刻,如达到仿真终了时刻,则仿真结束,否则返回步骤6)。
步骤4)中,基于FPGA针对Is进行计算,考虑到Is是以温度T为变量的单值函数,为节省计算资源,在FPGA中使用查表法以及插值法对Is进行计算。
所述的基于FPGA针对Is进行计算的过程是:以温度T为地址生成Is值查找表,并存入FPGA的内存RAMIs中,插值公式为Is(T)=[Is(T2)-Is(T1)](T-T1)+Is(T1),其中,T1和T2表示与温度T最接近的前后两个整数,Is(T1)和Is(T2)分别表示T1和T2温度下的二极管饱和电流,由于T为浮点数,无法作为地址使用,首先将浮点数T转化为整数,并求得T前后范围T1i和T2i,进而以T1和T2为地址从内存RAMIs中同时读取Is(T1)和Is(T2),其中T1i和T2i分别表示温度T前、后范围的整数形式;将T1i再次转化为浮点数T1f,对T和T1f进行浮点数减法,并完成剩余的插值步骤。
本发明的基于FPGA的光伏电池实时仿真模型设计方法,能够充分发挥FPGA硬件并行性的技术优势,在保证仿真精度的同时,实现了光伏电池模型的高速仿真计算,为基于较小的仿真步长的光伏发电***的实时仿真奠定了基础。
附图说明
附图1是单二极管等效电路求解示意图;
附图2是基于FPGA的光伏电池求解模块;
附图3是基于FPGA的二极管饱和电流Is求解模块;
附图4是本发明的基于FPGA的光伏电池实时仿真模型设计方法流程图;
附图5是单极光伏发电单元;
附图6是直流电压仿真结果;
附图7是光伏阵列输出电流仿真结果;
附图8是光伏发电***输出无功功率;
附图9是光伏发电***输出有功功率仿真结果;
附图10是光伏发电***输出A相电流仿真结果。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的基于FPGA的光伏电池实时仿真模型设计方法做出详细说明。
本发明的基于FPGA的光伏电池实时仿真模型设计方法,属于电力***仿真领域,特别适用于光伏发电***以及含光伏发电***的有源配电网***暂态实时仿真。
本发明的基于FPGA的光伏电池实时仿真模型设计方法,如图4所示,包括如下步骤:
1)针对光伏电池模型在FPGA中进行建模,光伏电池模型计算公式为其中,Iph为光生电流源电流,Is是二极管饱和电流,q为电子电量(1.602e-19C),k是玻尔兹曼常数(1.381e-23J/K),T为光伏电池工作的绝对温度值,n是二极管特性拟合系数,Rs和Rsh分别为表示光伏电池损耗的电阻,I是光伏电池输出电流,V是光伏电池输出电压,对于光伏电池的建模应将模型划分为电气***和控制***两部分,其中电气***包括模拟光生电流源电流Iph和二极管电流Id的受控电流源以及模拟光伏电池内部损耗的电阻Rs和Rsh,控制***实现光生电流源电流Iph和二极管电流Id的具体计算,如图1所示;
2)由于模拟光生电流源电流Iph和二极管电流Id的受控电流源处于并联关系,计算相互独立,因此将模拟光生电流源电流Iph和二极管电流Id设置为第一***和第二***,在FPGA中开辟独立的FPGA计算资源在控制***中进行并行计算;
3)针对作为第一***的光生电流源电流Iph进行计算,Iph的计算公式为:
其中,Iph,ref为标准条件下的光生电流值,S为实际光照强度,Sref为标准条件下的光照强度(Sref=1000W/m2),CT为温度系数(A/K),Tref为标准条件下电池工作的绝对温度(Tref=298.15K),基于FPGA针对Iph进行计算是采用3个浮点数乘法器和2个浮点数加法器;
4)针对作为第二***的二极管电流Id的计算公式为:其中,Is和可进一步分配独立的FPGA计算资源在控制***中进行并行计算,二极管饱和电流Is的计算公式为:其中,Eg为禁带宽度(eV),A为温度系数;基于FPGA针对In进行计算是采用4个浮点数乘法器、2个浮点数加法器以及1个浮点数指数函数计算单元,其中,基于FPGA针对Is进行计算,考虑到Is是以温度T为变量的单值函数,为节省计算资源,在FPGA中使用查表法以及插值法对Is进行计算如图3所示;
所述的基于FPGA针对Is进行计算的过程是:以温度T为地址生成Is值查找表,并存入FPGA的内存RAMIs中,插值公式为Is(T)=[Is(T2)-Is(T1)](T-T1)+Is(T1),其中,T1和T2表示与温度T最接近的前后两个整数,Is(T1)和Is(T2)分别表示T1和T2温度下的二极管饱和电流,由于T为浮点数,无法作为地址使用,首先将浮点数T转化为整数,并求得T前后范围T1i和T2i,进而以T1和T2为地址从内存RAMIs中同时读取Is(T1)和Is(T2),其中T1i和T2i分别表示温度T前、后范围的整数形式,图3中的Float2Integer表示从浮点数到整数的计算;将T1i再次转化为浮点数T1f,对T和T1f进行浮点数减法,并完成剩余的插值步骤,图3中的Integer2Float表示从整数到浮点数的计算。
5)设置仿真时刻t=0,启动仿真;
6)仿真时间向前推进一个步长,t=t+Δt;
7)由电气***计算出光伏电池输出电压V和电流I,并传入控制***的光伏电池模型中,光生电流源电流Iph、二极管饱和电流Is以及In进行并行计算,如图2所示。再通过二极管饱和电流Is和In计算二极管电流Id,随后光生电流源电流Iph和二极管电流Id以受控电流源的形式参与电气***的计算;
8)判断仿真时间是否达到仿真终了时刻,如达到仿真终了时刻,则仿真结束,否则返回步骤6)。
下面以单极光伏发电***为例进行说明,如附图5所示,图中的PV是采用本发明的基于FPGA的光伏电池实时仿真模型设计方法所建立的模型。
该算例的执行环境为Altera公司的IV GX FPGA 530官方开发板。开发板配有Stratix IV系列FPGA EP4SGX530KH40C2N,该芯片包含531200个逻辑单元,212480个自适应逻辑模块,1280个M9K存储器,64个M144K存储器,1024个18x18专用乘法器,8个PLL以及744个I/O。除了EP4SGX530KH40C2N芯片,开发板还提供了多个频率的时钟电路,3个用户可配置按钮,大量外部存储器,PCI Express插槽,10/100/1000Ethernet接口等***电路。
该算例可划分为电气***和控制***两部分,电气***中包含5个电源类元件、14个RLC元件、6个IGBT、6个二极管、8个测量元件以及1个断路器元件,其中5个电源元件包括2个受控电流源和1个三相电压源。电气***计算矩阵维数为22维,其每一时步的计算固定消耗115个时钟周期,而控制***每一时步固定消耗222个时钟周期,另外电气***与控制***进行数据交互还需要16个时钟周期的时间,因此使用135MHz的时钟驱动电路并计时,电气***和控制***每一步的总计算时间应分别为0.971μs以及1.763μs,该计算时间与驱动时钟频率大小相关。兼顾电气***仿真的实时性以及精确性,仿真步长设置为1μs。考虑到控制***的解算时间超过1μs,无法与电气***选用相同的实时仿真步长,此时将控制***步长设置为电气***步长的整数倍,同时考虑到控制***解算的实时性,因此将其设置为2μs。
相同算例在PSCAD/EMTDC中进行搭建与仿真。考虑到基于FPGA的实时仿真中,电气***和控制***的仿真步长分别为1μs和2μs,而PSCAD/EMTDC的电气***和控制***的步长无法分开设定,因此这里将PSCAD/EMTDC的仿真步长分别设定为1μs和2μs,其仿真1s的平均计算用时分别为85s和156s左右,同样显示了基于FPGA的光伏电池仿真的计算能力。
该算例消耗了FPGA约36%的逻辑资源、38%的18x18专用乘法器、32%的存储器资源以及1个PLL。根据资源使用量进行分析,考虑到资源的复用,本文所使用的FPGA芯片最多能实现3个光伏发电***的暂态实时仿真,具体情况以集成编译环境布局布线后的实际情况为准。
为了验证实时仿真器的仿真精度,仿真场景考虑了单相接地故障以及光伏发电***输出波动的情况。其中,在故障场景下,与PSCAD/EMTDC进行了仿真比较,并进行了多步长下的结果分析;在输出波动场景下,本节与商业仿真***RTDS进行了比较与结果分析。
(1)故障分析
实时仿真的一项重要应用即对故障的详细动态仿真,以便对接入***的实际保护装置或智能终端进行测试。本节使用断路器模拟故障,并设置为0.6秒发生C相接地短路故障,0.8秒故障切除。图6~图8给出了本发明的基于FPGA的光伏电池实时仿真模型设计方法与商业软件PSCAD/EMTDC的离线仿真结果的比较。仿真时长为1s,PSCAD/EMTDC仿真步长为1μs。从图6~图8中可以看出,两个仿真***给出的结果基本一致,从而验证了本发明的基于FPGA的光伏电池实时仿真模型设计方法的正确性以及可行性。
(2)光伏输出波动
光伏电池的输出常随外界环境变化而波动并对配电网产生影响,在该场景中,设定***稳态时发生光照变化。为了说明本发明的基于FPGA的光伏电池实时仿真模型设计方法的优势,将本发明的仿真结果与商业实时仿真器RTDS进行了对比。在RTDS中,光伏发电***的电气***部分全部采用小步长模型进行搭建,仿真步长约为1.8μs。这一方面是为了达到模型一致的效果,另一方面从仿真角度讲,如果用接口变压器对具有强耦合性的电气***进行解耦和多速率仿真,有可能造成仿真失稳。光伏电池以及二次控制***在控制***中进行搭建,其仿真步长50μs。
附图9为光伏发电***输出有功,附图10为滤波器出口A相电流,PSCAD/EMTDC、RTDS以及采用本发明的基于FPGA的光伏电池实时仿真模型设计方法设计的光伏电池模型仿真结果已在图中标注。考虑到RTDS的仿真结果无法从t=0开始读取,因此为了和RTDS进行比较,此处的时间轴并非真实的仿真时间,而是一个动态的时间窗口。从图9~图10中可以看出,三个仿真***给出的结果基本一致。从图9可以看出,当光照增加后,光伏的输出功率由10kW增加至20kW。从仿真精度层面看,采用本发明的基于FPGA的光伏电池实时仿真模型设计方法设计的光伏电池模型仿真结果与PSCAD/EMTDC结果基本一致,而RTDS在输出有功功率上相对略小,这是由于在相同的电力电子模型下,本发明的基于FPGA的光伏电池实时仿真模型设计方法设计的光伏电池模型的仿真步长更小,几乎为RTDS的一半,因此其开关损耗更小。
以上算例测试结果证明,本发明的基于FPGA的光伏电池实时仿真模型设计方法能够在保证仿真精度的同时,实现了光伏电池模型的高速仿真计算,为基于较小的仿真步长的光伏发电***的实时仿真奠定了基础。
Claims (1)
1.一种基于FPGA的光伏电池实时仿真模型设计方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)针对光伏电池模型在FPGA中进行建模,光伏电池模型计算公式为 其中,Iph为光生电流源电流,Is是二极管饱和电流,q为电子电量,k是玻尔兹曼常数,T为光伏电池工作的绝对温度值,n是二极管特性拟合系数,Rs和Rsh分别为表示光伏电池损耗的电阻,I是光伏电池输出电流,V是光伏电池输出电压,对于光伏电池的建模应将模型划分为电气***和控制***两部分,其中电气***包括模拟光生电流源电流Iph和二极管电流Id的受控电流源以及模拟光伏电池内部损耗的电阻Rs和Rsh,控制***实现光生电流源电流Iph和二极管电流Id的具体计算;
2)由于模拟光生电流源电流Iph和二极管电流Id的受控电流源处于并联关系,计算相互独立,因此将模拟光生电流源电流Iph和二极管电流Id设置为第一***和第二***,在FPGA中开辟独立的FPGA计算资源在控制***中进行并行计算;
3)针对作为第一***的光生电流源电流Iph进行计算,Iph的计算公式为:
其中,Iph,ref为标准条件下的光生电流值,S为实际光照强度,Sref为标准条件下的光照强度,CT为温度系数,Tref为标准条件下电池工作的绝对温度,基于FPGA针对Iph进行计算是采用3个浮点数乘法器和2个浮点数加法器;
4)针对作为第二***的二极管电流Id的计算公式为:其中,Is和可进一步分配独立的FPGA计算资源在控制***中进行并行计算,二极管饱和电流Is的计算公式为:其中,Eg为禁带宽度,A为温度系数;基于FPGA针对In进行计算是采用4个浮点数乘法器、2个浮点数加法器以及1个浮点数指数函数计算单元;
所述的基于FPGA针对Is进行计算的过程是:以温度T为地址生成Is值查找表,并存入FPGA的内存RAMIs中,插值公式为Is(T)=[Is(T2)-Is(T1)](T-T1)+Is(T1),其中,T1和T2表示与温度T最接近的前后两个整数,Is(T1)和Is(T2)分别表示T1和T2温度下的二极管饱和电流,由于T为浮点数,无法作为地址使用,首先将浮点数T转化为整数,并求得T前后范围T1i和T2i,进而以T1和T2为地址从内存RAMIs中同时读取Is(T1)和Is(T2),其中T1i和T2i分别表示温度T前、后范围的整数形式;将T1i再次转化为浮点数T1f,对T和T1f进行浮点数减法,并完成剩余的插值步骤;
5)设置仿真时刻t=0,启动仿真;
6)仿真时间向前推进一个步长,t=t+Δt;
7)由电气***计算出光伏电池输出电压V和电流I,并传入控制***的光伏电池模型中,光生电流源电流Iph、二极管饱和电流Is以及In进行并行计算,再通过二极管饱和电流Is和In计算二极管电流Id,随后光生电流源电流Iph和二极管电流Id以受控电流源的形式参与电气***的计算;
8)判断仿真时间是否达到仿真终了时刻,如达到仿真终了时刻,则仿真结束,否则返回步骤6)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510015323.2A CN104715103B (zh) | 2015-01-12 | 2015-01-12 | 基于fpga的光伏电池实时仿真模型设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510015323.2A CN104715103B (zh) | 2015-01-12 | 2015-01-12 | 基于fpga的光伏电池实时仿真模型设计方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104715103A CN104715103A (zh) | 2015-06-17 |
CN104715103B true CN104715103B (zh) | 2017-09-29 |
Family
ID=53414428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510015323.2A Expired - Fee Related CN104715103B (zh) | 2015-01-12 | 2015-01-12 | 基于fpga的光伏电池实时仿真模型设计方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104715103B (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106603006B (zh) * | 2016-12-14 | 2018-08-03 | 河海大学常州校区 | 一种基于查表插值的光伏阵列的故障诊断与定位方法 |
CN107122562B (zh) * | 2017-05-10 | 2020-07-31 | 天津大学 | 基于多fpga的有源配电网实时仿真器串行通讯方法 |
CN107423476B (zh) * | 2017-05-10 | 2020-07-31 | 天津大学 | 基于多fpga的有源配电网实时仿真器并行通讯方法 |
CN108563588B (zh) * | 2018-03-18 | 2021-02-02 | 天津大学 | 基于fpga的有源配电网实时仿真器多速率接口设计方法 |
CN111897237B (zh) * | 2020-06-15 | 2022-06-14 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种基于fpga的光伏集群的仿真模型的设计方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103942372A (zh) * | 2014-04-04 | 2014-07-23 | 天津大学 | 基于fpga的有源配电网暂态实时仿真多速率接口方法 |
-
2015
- 2015-01-12 CN CN201510015323.2A patent/CN104715103B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103942372A (zh) * | 2014-04-04 | 2014-07-23 | 天津大学 | 基于fpga的有源配电网暂态实时仿真多速率接口方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
A Novel Real-Time Simulation Technique of Photovoltaic Generation Systems Using RTDS;Minwon Park_et al;《IEEE Transactions on Energy Conversion》;20040331;第19卷(第1期);第164-169页 * |
Development of a photovoltaic array model for use in power-electronics simulation studies;JA Gow_et al;《IEE Proceedings - Electric Power Applications》;19990331;第146卷(第2期);第193-200页 * |
Modeling and simulation of a grid-connected PV generation system for electromagnetic transient analysis;Seau-Ki Kim_et al;《Solar Energy》;20091231;第664-678页 * |
基于FPGA的配电网暂态实时仿真研究一功能模块实现;王成山 等;《中国电机工程学报》;20140105;第161-167页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104715103A (zh) | 2015-06-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Pachauri et al. | Impact of partial shading on various PV array configurations and different modeling approaches: A comprehensive review | |
Batzelis et al. | Energy models for photovoltaic systems under partial shading conditions: a comprehensive review | |
Khanna et al. | Matlab/simelectronics models based study of solar cells | |
CN104715103B (zh) | 基于fpga的光伏电池实时仿真模型设计方法 | |
Bai et al. | Characteristic output of PV systems under partial shading or mismatch conditions | |
Liu et al. | A general modeling method for I–V characteristics of geometrically and electrically configured photovoltaic arrays | |
Batzelis et al. | An explicit PV string model based on the lambert $ W $ function and simplified MPP expressions for operation under partial shading | |
Ma et al. | Solar photovoltaic system modeling and performance prediction | |
Mäki et al. | Operation of series‐connected silicon‐based photovoltaic modules under partial shading conditions | |
CN103942372B (zh) | 基于fpga的有源配电网暂态实时仿真多速率接口方法 | |
Suskis et al. | Enhanced photovoltaic panel model for MATLAB-simulink environment considering solar cell junction capacitance | |
Banu et al. | Modeling and simulation of photovoltaic arrays | |
Shahabuddin et al. | Performance based analysis of solar PV emulators: a review | |
CN109802394A (zh) | 一种计及分布式电源与电动汽车接入的概率潮流计算方法 | |
CN103730910A (zh) | 一种大规模光伏电站并网的动态等值方法 | |
Wu et al. | Reliability evaluation of the solar power system based on the Markov chain method | |
Khemliche et al. | Bond graph modeling and optimization of photovoltaic pumping system: Simulation and experimental results | |
Catelani et al. | Matlab PV solar concentrator performance prediction based on triple junction solar cell model | |
Velasco et al. | Grid-connected PV systems energy extraction improvement by means of an Electric Array Reconfiguration (EAR) strategy: Operating principle and experimental results | |
Kumar et al. | Effect of temperature, irradiation, humidity and wind on ideal/double diode PV system performance | |
Ibbini et al. | Simscape solar cells model analysis and design | |
Zegaoui et al. | Experimental validation of photovoltaic direct and reverse mode model. Influence of partial shading | |
Chen et al. | Modeling and simulation of cyber-physical electrical energy systems with SystemC-AMS | |
Sharip et al. | Optimum configuration of solar PV topologies for dc microgrid connected to the longhouse communities in Sarawak, Malaysia | |
CN108520105A (zh) | 一种基于fpga的有源配电网多速率实时仿真方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170929 Termination date: 20200112 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |