摘要：以MATLAB软件为仿真平台，建立了光伏电池反向Bishop子电路模型，不同光照和不同温度下光伏电池电气特性的仿真和实验结果对比证明了该模型的有效性。分析了光伏组件模型各个参数对光伏电池电气特性的影响，对模型的参数提取和实际光伏阵列设计具有指导意义。大面积光伏阵列可能会出现热斑效应，利用光伏电池反向模型，分析了热斑效应形成原因、形成条件以及旁路二极管对热斑效应的进行了仿真分析，为并联旁路二极管拓扑结构的选择提供了依据。此外，仿真分析了实际商用光伏阵列在遮挡情况下所出现的多波峰特性，验证了旁路二极管对光伏阵列的保护效果。 引言 光伏电池具有与二极管相似的P-N结结构，因而也具有反向特性和雪崩击穿现象。光伏电池的反向特性到目前为止还没有一个统一的最优模型，针对不同应用有不同的模型，如Hartman模型，Lopez Pineda 模型和Bishop模型等。 本文采用Bishop模型在MATLAB中建立了光伏电池反向子电路模型，与实验结果相对比，证明了仿真模型的有效性。利用仿真模型，本文定性分析了模型中各个参数对光伏电池电气特性的影响；并利用反向模型，分析热斑效应形成原因、形成条件以及旁路二极管对热斑效应的抑制作用，并对旁路二极管不同拓扑结构进行分析；此外，对实际光伏阵列的遮挡情况进行了仿真。 1 光伏电池的反向模型和实现 1.1 光伏电池的反向模型 本文采用目前在工业界使用最广泛的Bishop模型模拟光伏电池反向特性。光伏电池反向模型的等效电路如图1所示。图中：Iph为光生电流；Id为暗电流；Rsh为并联电阻；Rs为串联电阻。
光伏电池Bishop模型的基本方程如下：
式中：I为电池输出电流；U为电池端电压；Iph为光生电流；λ为光照强度；q为电子电量；Tr为参考温度；T为电池温度；Ego为能带系能量；k为波尔兹曼常数；Rs为串联电阻；Rsh为并联电阻；A、B为曲线拟合常数，二者相等；Ios为短路电流；or 为二极管反向电流；KI为温度系数；a为曲线拟合系数；Ub为结击穿电压；n为曲线拟合系数。 1.2 仿真模型及实验验证 在MATLAB/SIMULINK中建立光伏电池的仿真模型，如图2所示。
基于实验室HBM(3.2)2020p光伏电池，开路电压为0.58V，短路电流为7.56A进行实验验证，实验仪器为SONY371A高功率曲线示踪仪。模型参数设置如表1所示。
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