ЭЦД - Фотоэлемент полупроводниковый

 
в палитре на схеме

Блок реализует модель полупроводникового фотоэлемента (солнечного элемента) и предназначен для использования совместно с элементами библиотеки ЭЦ - Динамика (ЭЦД) v2.0.

Модель построена в соответствии со схемой замещения, приведенной на рисунке (Рисунок 1).

Рисунок 1. Схема замещения а) и ВАХ солнечного элемента б): Ipv – фототок, протекающий через переход; Rs – последовательное сопротивление; Rsh – параллельное сопротивление; U – напряжение солнечного элемента; I – ток солнечного элемента; Isc – ток короткого замыкания; Pmp – максимальная мощность; Imp – ток при максимальной мощности; Ump – напряжение при максимальной мощности; Uoc – напряжение холостого хода.

Данная схема замещения соответствует следующему уравнению:
где: параметр N – коэффициент, учитывающий разницу, полученную при сравнении теоретической и экспериментальной вольт-амперной характеристиками; Is – ток насыщения; Vt = kT/q – тепловой потенциал, k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура; q – заряд электрона.

Параметры схемы замещения солнечного элемента задаются в свойствах блока из расчета на один элемент.

Также предусмотрена возможность расчета параметров схемы замещения по данным производителя. Для этого необходимо переместить курсор в поле «Значение» свойства «Рассчитать параметры схемы замещения» и нажать появившуюся кнопку. Для записи рассчитанных значений в свойства модели необходимо нажать кнопку свойства «Записать расчетные параметры в свойства».

Параметры модели вычисляются на основе данных производителя для режима холостого хода, максимальной мощности и короткого замыкания:

где: β – коэффициент; Vtr – тепловой потенциал при номинальной температуре; Tr – абсолютная номинальная температура.

Значением последовательного сопротивления в данной методике расчета параметров пренебрегается, и оно задается равным 106 Ом.

Влияние температуры и освещенности на параметры уравнения учитывается следующим образом:

где: G – относительная освещенность, о.е.; a – температурный коэффициент тока короткого замыкания; Eg– ширина запрещенной зоны; XTI– температурный коэффициент тока насыщения;TRS и TRSH – температурные коэффициенты последовательного и параллельного сопротивлений соответственно.

За положительное направление тока принято направление от порта «0» к порту «1».

Порты

  • 1 – порт электрической связи;
  • 0 – порт электрической связи;
  • G – порт математической связи для задания относительной освещенности.

Свойства

  • Тип;
  • Число последовательно соединенных элементов;
  • Максимальная мощность (Pmax), Вт;
  • Ток насыщения, А – параметр схемы замещения;
  • Коэффициент эмиссии – параметр схемы замещения;
  • Последовательное сопротивление, Ом – параметр схемы замещения;
  • Параллельное сопротивление, Ом – параметр схемы замещения;
  • Номинальная температура, °C;
  • Температура, °С;
  • Температурный коэффициент тока короткого замыкания, %/K;
  • Температурный коэффициент тока насыщения;
  • Материал (Кремний, Арсенид галлия);
  • Температурный коэффициент параллельного сопротивления;
  • Ток при Pmax, А;
  • Напряжение при Pmax, В;
  • Ток короткого замыкания, А;
  • Напряжение холостого хода, В;
  • Рассчитать параметры схемы замещения;
  • Записать расчетные параметры в свойства;
  • Ток насыщения*, А – расчетное значения;
  • Коэффициент эмиссии* – расчетное значения;
  • Последовательное сопротивление*, Ом – расчетное значения;
  • Параллельное сопротивление*, Ом – расчетное значения;
  • Имя на схеме.

Параметры

  • Ток, А;
  • Напряжение, В;
  • Мощность, Вт.