ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Κεφάλαιο 2
Μοντελοποίηση Διασυνδεδεμένου Φωτοβολταϊκού Συστήματος
2.1 Φωτοβολταϊκή Γεννήτρια
Το ισοδύναμο κύκλωμα μίας ιδανικής Φ/Β κυψέλης αποτελείται από μία πηγή dc
ρεύματος και μία δίοδο αντιπαράλληλα συνδεδεμένη όπως φαίνεται στο Σχήμα 2.2. Η I-V
χαρακτηριστική περιγράφεται από την εξίσωση Shockley [10],[17]:
qV
KBT
ph I
0 e 1
(2.1)
όπου KB
η σταθερά Boltzmann, Τ η απόλυτη θερμοκρασία σε βαθμούς Kelvin, q το φορτίο
του ηλεκτρονίου και V η τάση στα άκρα της ηλιακής κυψέλης. Ι 0 είναι το ρεύμα κορεσμού
της διόδου. Από την εξίσωση (2.1) παρατηρούμε ότι μία ηλιακή κυψέλη στο σκοτάδι
ισοδυναμεί πρακτικά με μία δίοδο. Το φωτόρευμα εξαρτάται γραμμικά από την
προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία.
Η μέγιστη τιμή του ρεύματος εξόδου είναι sc ph και επιτυγχάνεται ότανV 0 ,
δηλαδή όταν βραχυκυκλωθούν οι ακροδέκτες εξόδου.
Η μέγιστη τάση εξόδου εμφανίζεται όταν μηδενιστεί το ρεύμα εξόδου. Σε λειτουργία
ανοικτού κυκλώματος, δηλαδή, έχουμε
qV
K T
0
B
ph I
0 e 1
και άρα
KBT
I ph
Voc
ln
1
q I0
Η καμπύλη ισχύς P I V στους ακροδέκτες εξόδου της ηλιακής κυψέλης παρουσιάζεται
στο Σχήμα 2.3. Η μέγιστη ισχύς επιτυγχάνεται σε τάση V m και σε ρεύμα I m κοντά στο
γόνατο της καμπύλης ισχύος. Ισχύει δηλαδή Pmax Im Vm
.
Συχνά, το μοντέλο της ηλιακής κυψέλης που περιγράφηκε παραπάνω είναι ανεπαρκές να
περιγράψει την πραγματική συμπεριφορά του Φ/Β. Στο Σχήμα 2.2 φαίνεται το πλήρες
μοντέλο της κυψέλης συμπεριλαμβάνοντας όλα τα μη ιδανικά στοιχεία με διακεκομμένες
γραμμές. Σε αυτήν την περίπτωση η εξίσωση που περιγράφει τη I-V χαρακτηριστική του Φ/Β
είναι [17]:
V IRs
V IRs
KBT 2K T V IRs
01 1
B
ph I e I
02 e 1
Rp
(2.2)
ph
Σχήμα 2.2 Ισοδύναμο κύκλωμα ιδανικής Φ/Β κυψέλης (με συνεχή γραμμή). Τα μη ιδανικά στοιχεία
φαίνονται με διακεκομμένες γραμμές [17].
14