在全球清潔能源轉型背景下，光伏發電作為重要的可再生能源利用方式，得到了廣泛關注。光伏電池是由許多光伏電池板組成的發電系統，通過將太陽光能轉化為電能，為全球能源供應提供了一種清潔、可持續的解決方案。

本篇中我們基于 EasyGo 實時仿真器EGBox Mini，對光伏電池發電系統進行仿真實驗。通過與離線仿真對比，可以看到EasyGo 實時仿真設備能在實際科研/教學中替代真實設備進行光伏電池發電系統的仿真模擬，再次驗證了 EasyGo 實時仿真平臺的準確性與可靠性。

一、光伏發電系統

光伏發電是通過多個光伏電池板組成的光伏陣列，經串聯或并聯輸出電流和電壓。光伏電壓和電流是光伏電池的基本物理量，二者關系結合參數變量可描述光伏電池的輸出特性。

光伏陣列建模通常有以下兩種方式：

▍物理建模：基于光伏電池的物理特性。

▍數學建模：根據電池的外特性，建立電壓與電流的關系，模擬電池的外部特性。

目前，數學建模方式被廣泛接受和認可。在仿真時只需提供光伏電池的特性參數，即可模擬不同種類的光伏電池。

光伏電池電路原理圖如下：

光伏電池模型通常包含一個并聯二極管和兩個電阻，二極管表示分子的極化現象，電阻表示損耗，這種模型通常也被稱為單二極管模型。

二、仿真驗證

光伏電池模塊的仿真模型與外部進行電氣連接，既可以是受控電壓源型，也可以是受控電流源型。按照通常做法，一般將光伏電池等效為受控電流源進行建模，結構如圖。

模型參數配置界面圖所示：

其中：

Tref：光伏電池參考溫度(℃)，默認為25℃；

Rref：光伏電池光照強度參考值(W/m2)，默認為1000 W/m2；

Vm：最大功率處電壓

Im：最大功率處電流

Voc：開路電壓

Isc：短路電流

NB_S：光伏電池串聯數量

NB_P：光伏電池并聯數量

通過外部給定光伏電池按時間變化的電壓，可測試光伏電池輸出電流與電壓（I-U）以及功率與電壓（P-U）之間的特性曲線。

1、離線仿真

按上述模型參數進行配置，運行仿真模型，離線仿真結果如圖：

2、EasyGo 實時仿真

EGBox Mini產品系列是基于CPU+FPGA 硬件架構設計的一體式緊湊型實時仿真產品，屬于 EGBox 系列實時仿真器的入門級產品。其不同型號可完成硬件在環測試系統（HIL）或者快速控制原型系統（RCP）。將控制模型和拓撲模型分別通過仿真上位機部署進兩個實時仿真器（EGBox Mini），整體架構如下圖所示：

不改變模型參數配置，使用 EasyGo 實時仿真平臺運行仿真模型，實時仿真波形如下。

可以看到：當給定光伏電池參考溫度度為 25℃，光照強度為 1000W/m2 時，電流與功率值實時仿真波形圖與與離線一樣變化趨勢。

EasyGo實時仿真平臺基于 Matlab/Simulink 的實現方式具有上手快、通用性強的特點，在完成端口配置的基礎上可以實現免培訓操作。上位機軟件 Desksim 可通過在線調參功能對系統的功率電路部分進行實時調控，這里就不過多贅述。

光伏電池實時仿真就分享到這里了，歡迎感興趣的工程師們留言溝通。

EGBox Mini產品正在參與【EasyGo青藍計劃（青年教師支持計劃）】活動。活動期間，將從設備、技術及獎金激勵等方面提供全方位的支持，歡迎進入easygo官網報名申請活動名額！