太陽光システムの影のシミュレーション(直列並列接続構成)

1.太陽電池のSPICEモデルの識別化
*PART NUMBER: HEM125PA
*MANUFACTURER: HONDA
2.太陽電池の出力特性シミュレーション
3.太陽光システムの影のシミュレーション
(直列並列接続構成の太陽光システム)
4.バイパスダイオードで出力特性を改善する
Appendix 1 ブロッキングダイオード
影の影響を考慮した
太陽光システム(直列並列接続構成)
シミュレーション
1Copyright(C) MARUTSU ELEC CO. LTD
2014年12月30日
マルツエレック株式会社

Rs
Rsh
電流源 IDC ダイオード抵抗
抵抗
太陽電池のSPICEモデルは出力特性(順方向特性のみ)に再現性
があるモデルです。

太陽電池の等価回路の箇所を回路図
シンボルにする。回路図シンボルは、
ツールに依存性があります。
LTspiceの回路図シンボル⇒.asy
PSpiceの回路図シンボル⇒ .olb

10個の太陽電池モデルの識別化を行う
*$
*REMARK:Pmax=124.7(W)
*All Rights Reserved Copyright (c) Bee Technologies Inc. 2014
.SUBCKT HEM125PA Plus Minus
R_RS1 N00A Plus 500.3637m
R_Rsh1 Minus N00A 193.200k
D_D1 N00A Minus DIODE_HEM125PA
I_I1 Minus N00A DC 0.66001
.Model DIODE_HEM125PA D
+ IS=52.4058u
+ N=1.1374k
+ RS=300.5273m
+ IKF=0
.ENDS
*$ 太陽電池の基本モデル

*$
.SUBCKT HEM125PA Plus Minus
+ IS=52.4058u
+ N=1.1374k
+ RS=300.5273m
+ IKF=0
.ENDS
*$
HEM125PA_01
HEM125PA_02
HEM125PA_03
HEM125PA_04
HEM125PA_05
HEM125PA_06
HEM125PA_07
HEM125PA_08
HEM125PA_09
HEM125PA_10
SPICEモデルのネットリスト記述についてモデルも名称について10個の
識別化をする

回路図シンボルファイルの属性についても10個の識別化を行う。
HEM125PA_01
HEM125PA_02
HEM125PA_03
HEM125PA_04
HEM125PA_05
HEM125PA_06
HEM125PA_07
HEM125PA_08
HEM125PA_09
HEM125PA_10

SPICEモデルは、Subフォルダへ
回路図シンボルは、Symフォルダへ
コピー(格納)します。

5直列2並列構成

太陽電池モデルのシミュレーション結果(All Cells is 100%)
出力特性シミュレーション

50%に発電
が低下
した場合

SPICEモデルの変更発電を100%から50%に変更する
*$
.SUBCKT HEM125PA_08 Plus Minus
+ IS=52.4058u
+ N=1.1374k
+ RS=300.5273m
+ IKF=0
.ENDS
*$
I_I1 Minus N00A DC 0.66001の値を50%にする
0.66001/2=0.330005
*$
.SUBCKT HEM125PA_08 Plus Minus
+ IS=52.4058u
+ N=1.1374k
+ RS=300.5273m
+ IKF=0
.ENDS
*$
100%の発電の場合 50%の発電の場合

1つの太陽光パネルの出力低下で全体システムの出力が
低下していることが観察できます。
バイパスダイオードを採用することで、出力低下を改善させる

電流の流れ

D1がバイパスダイオード。バイパスダイオードには損失が少ない
ダイオードを採用する。ショットキバリアダイオード、MOSFETのボディ・
ダイオードも採用されることもあります。

バイパス・ダイオードのSPICEモデルのネットリスト
*$
* PART NUMBER: FSF10A40
* MANUFACTURER: Nihon Inter Electronics Corporation
* REMARK: VR=400V, Io=10A
* All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2014
.MODEL FSF10A40 D
+ IS=937.15E-6 N=4.9950 RS=10.391E-3 IKF=5.5300E3
+ BV=400 IBV=30.00E-6 ISR=0 TT=0
*$
順方向特性と耐圧のみに再現性があるSPICEモデルです。
バイパス・ダイオードとして、日本インターのFSF10A40を採用しました。

出力低下の太陽電池にバイパスダイオードを追加する

バイパスダイオードの追加して、出力特性を改善した
シミュレーション結果

直列並列接続において、1枚でも太陽電池の発電効率が悪いと、全体システムに
おいて、出力特性の影響が非常に大きく影響することがわかります。
そこに、バイパスダイオードを採用すると、発電効率が向上することが
わかります。
このシミュレーションのテンプレートを利用して、各太陽光パネルの日射量を
変更し、バイパスダイオードも追記しながら、全体システムの出力特性を
描いてみて下さい。

Appendix 1 ブロッキングダイオード
ブロッキングダイオード
逆流防止のダイオード

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