ЭЦД2 - Фотоэлемент полупроводниковый

в палитре на схеме

Назначение

Блок используется для моделирования полупроводникового фотоэлемента (солнечного элемента).

Описание

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



Рис. 1. Схема замещения (а) и ВАХ солнечного элемента (б)
где:
  • 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
  • V t = k T K / q – тепловой потенциал
  • k – постоянная Больцмана
  • TK – 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
  • TrK – 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:

- для Si

- для GaAs

где: G – относительная освещенность, о.е.; aIsc – 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».

Свойства

Название Имя Описание (опционально)
Тип Type Текстовое описание, удобное для работы с каталогом оборудования. Рекомендуется указывать марку солнечного элемента (батареи) и при необходимости дополнительную информацию, например напряжение, ток.
Число последовательно соединенных элементов NS
Максимальная мощность (Pmax), Вт Pmp Задается для одного элемента
Ток при Pmax, А Imp0 Задается для одного элемента
Напряжение при Pmax, В Vmp0 Задается для одного элемента
Ток короткого замыкания, А Isc0 Задается для одного элемента
Напряжение холостого хода, В Voc0 Задается для одного элемента
Задать свои параметры схемы замещения UserSet Значения: Да/Нет.

Если задано «Да», то можно внести свои параметры схемы замещения
Ток насыщения, А IS Рассчитывается или задается для одного элемента
Коэффициент эмиссии N Рассчитывается или задается для одного элемента
Последовательное сопротивление, Ом RS Рассчитывается или задается для одного элемента
Параллельное сопротивление, Ом RSH Рассчитывается или задается для одного элемента
Номинальная температура, °C Tr
Температура, °С T
Температурный коэффициент тока короткого замыкания, %/K aIsc Изменение тока в процентах к изменению температуры на 1 градус.
Температурный коэффициент тока насыщения XTI
Материал Engap Значения:
  • Кремний
  • Арсенид галлия.
Температурный коэффициент последовательного сопротивления TRS
Температурный коэффициент параллельного сопротивления TRSH

Параметры

Название Имя Описание (опционально)
Напряжение, В U_par
Ток, А I_par
Мощность, Вт P_par

Порты

Имя Описание Тип линии связи
Входные порты
G Задание относительной освещённости

Математическая
Выходные порты
Блок не имеет выходных портов.
Ненаправленные порты
1 Порт для подключения блока к электрической цепи. Положительный вывод элемента

Электрическая
0 Порт для подключения блока к электрической цепи. Отрицательный вывод элемента

Электрическая

Примеры

  • Demo\Электрика\ЭЦ-Динамика v 2\Полупроводниковые приборы\Фотоэлемент\Фотоэлемент полупроводниковый.prt