光伏系统的PSpice建模PDF电子书下载

第1章 PV系统与PSpice的简介 1

1.1 PV系统 1

1.2 重要的定义：辐射度和太阳辐射通量 1

1.3 PSpice基础知识 3

1.4 用子电路程序简化可移植性 5

1.5 PSpice分段线性源和受控电压源 7

1.6 AM1.5 G标准太阳光谱密度 7

1.7 AM0标准太阳光谱密度和黑体辐射对照 9

1.8 PV系统能量的输入：可用的太阳辐射通量 12

1.9 习题 15

参考文献 15

第2章 光谱响应与短路电流 16

2.1 介绍 16

2.1.1 吸收系数α（λ） 16

2.1.2 反射系数R（λ） 17

2.2 太阳电池的解析模型 18

2.2.1 短路光谱电流密度 18

2.2.2 光谱光子通量 20

2.2.3 总短路光谱电流密度及其单位 20

2.3 短路光谱电流密度的PSpice模型 21

2.3.1 吸收系数的子电路 21

2.3.2 短路电流子电路模型 21

2.4 短路电流 24

2.5 量化效率 25

2.6 光谱响应 26

2.7 暗电流密度 27

2.8 太阳电池的材料 28

2.9 电流密度的叠加 29

2.10 DC扫描图和太阳电池的伏安特性 30

2.11 非理想电路模型：串并和分流电阻及其组合项 32

2.12 习题 32

参考文献 33

第3章 太阳电池的电气特性 34

3.1 理想等效电路 34

3.2 理想太阳电池的PSpice模型 35

3.3 开路电压 37

3.4 最大功率点 38

3.5 填充因子和能量转换效率 40

3.6 太阳电池的广义模型 42

3.7 太阳电池的广义PSpice模型 43

3.8 串联电阻对短路电流和开路电压的影响 44

3.9 串联电阻对填充因子的影响 45

3.10 并联电阻的影响 47

3.11 复合二极管的影响 48

3.12 温度影响 48

3.13 空间辐射的影响 52

3.14 太阳电池的行为模型 56

3.15 用太阳电池行为模型和PWL电源来模拟太阳电池对温度和光照强度时间序列的响应 59

3.15.1 时间单位 59

3.15.2 变量单位 59

3.16 习题 61

参考文献 62

第4章 太阳电池阵列、PV模块和PV发电组件 63

4.1 介绍 63

4.2 太阳电池串联 63

4.2.1 相同的太阳电池组合 64

4.2.2 相同的太阳电池在不同光照条件下的组合：热斑问题 64

4.2.3 串联太阳电池中的旁路二极管 65

4.3 太阳电池的并联 67

4.4 地面PV模块 69

4.5 PV模块的标准特性与任意光照和温度条件下特性的转化 73

4.6 单个PV模块的PSpice行为模型 74

4.7 PV模块中的热斑问题和安全操作区域 77

4.8 PV阵列 78

4.9 PV发电组和PV发电站的扩展 81

4.10 习题 82

参考文献 83

第5章 PV模块与负载和蓄电池连接的建模 84

5.1 直流负载直接连接到PV模块 84

5.2 PV水泵系统 85

5.2.1 直流串励电动机PSpice电路 85

5.2.2 离心泵PSpice模型 86

5.2.3 参数提取 87

5.2.4 一个PV阵列一直流串励电动机离心泵系统的PSpice仿真 90

5.3 PV模块连接到一个电池和负载 92

5.3.1 铅酸蓄电池特性 92

5.3.2 铅酸蓄电池PSpice模型 95

5.3.3 根据厂家参数调整的PSpice模型 100

5.3.4 在现实的PV系统条件下的电池模型 101

5.3.5 简化后的PSpice电池模型 107

5.4 习题 108

参考文献 109

第6章 功率调节器和逆变器的建模 110

6.1 介绍 110

6.2 阻流二极管 110

6.3 充电调节 111

6.3.1 并联调节器 111

6.3.2 串联调节器 115

6.4 最大功率点跟踪 119

6.4.1 基于DC-DC降压变换器的MPPT 120

6.4.2 基于DC-DC升压变换器的MPPT 121

6.4.3 MPPT PSpice行为模型 122

6.5 逆变器 128

6.5.1 逆变器拓扑的PSpice模型 130

6.5.2 与PV发电装置直接连接的逆变器的PSpice行为模型 136

6.5.3 和电池相连的逆变器的PSpice行为模型 141

6.6 习题 145

参考文献 146

第7章 独立PV系统 148

7.1 独立PV系统 148

7.2 等效峰值日照时数的概念 149

7.3 PV系统中的能量平衡：简化估算PV阵列容量的过程 152

7.4 PV系统中的日常能量平衡 155

7.4.1 瞬时功率失调 155

7.4.2 夜间负载 157

7.4.3 日间负载 157

7.5 PV系统的季节性能量平衡 159

7.6 独立PV系统中的电池容量简化计算方法 160

7.7 随机辐射时间序列 162

7.8 负载不足概率 164

7.9 PSpice仿真结果与监测结果对比 170

7.10 独立PV系统的长期PSpice仿真：一个案例研究 173

7.11 水泵PV系统的长期PSpice仿真 176

7.12 习题 178

参考文献 179

第8章 并网PV系统 180

8.1 介绍 180

8.2 通用系统 181

8.3 相关技术问题 182

8.3.1 孤岛保护 182

8.3.2 电压扰动 182

8.3.3 频率扰动 183

8.3.4 断路 183

8.3.5 并网失败后的重连 183

8.3.6 注入电网的直流分量 183

8.3.7 接地 183

8.3.8 EMI 183

8.3.9 功率因数 183

8.4 并网PV系统逆变器的PSpice模型 184

8.5 交流模块PSpice模型 189

8.6 并网PV系统的估算和能量平衡 192

8.7 习题 203

参考文献 203

第9章 小型PV系统 204

9.1 介绍 204

9.2 小型PV系统的特殊要求 204

9.3 辐射度和光通量 204

9.4 光通量和照度 205

9.4.1 距离平方律 206

9.4.2 光通量和照度之间的关系 206

9.5 人造光源产生的PV电池短路电流密度 206

9.5.1 照度的影响 209

9.5.2 量子效率的影响 209

9.6 在人造光源照射下PV电池的伏安特性曲线 210

9.7 AM1.5 G光谱的照度等效 211

9.8 随机蒙特卡罗分析 212

9.9 典型应用研究：太阳能袖珍计算器 215

9.10 LED照明 216

9.11 典型应用研究：光信号报警 218

9.11.1 PSpice产生辐射的随机时间时序 220

9.11.2 闪烁式照明系统的长时间仿真 222

9.12 典型应用：路灯照明系统 225

9.13 习题 226

参考文献 226

附录 227

附录A 第1章 用到的PSpice文件 227

附录B 第2章 用到的PSpice文件 236

附录C 第3章 用到的PSpice文件 239

附录D 第4章 用到的PSpice文件 244

附录E 第5章 用到的PSpice文件 253

附录F 第6章 用到的PSpice文件 254

附录G 第7章 用到的PSpice文件 258

附录H 第8章 用到的PSpice文件 267

附录I 第9章 用到的PSpice文件 269

附录J 太阳电池基本理论摘要 280

附录K 任意取向表面辐射的估计 284