Modelado de un panel solar para simulaciones

Necesito simular un sistema de conversión de energía (usando SIMetrix/SIMPLIS) en el que la energía solar es capturada por un panel solar, que luego se conecta a un inversor para suministrar corriente a la red. Como necesito simular esto, estoy luchando por encontrar una manera de modelar todo el panel: para mí está claro que se puede modelar una sola celda solar a través de este circuito (manteniéndolo lo más simple posible)

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

para lo cual aguantar

I o tu t = I PAG V − I D = I PAG V − I 0 ( mi V V t h − 1 ) I o tu t | V = 0 = I S C = I PAG V I o tu t = 0 = I PAG V − I 0 ( mi V O C V t h − 1 )
dónde V t h es la tensión térmica y las dos últimas ecuaciones corresponden al caso de cortocircuito y circuito abierto, respectivamente, que para mi caso (el módulo fotovoltaico es un BP MSX 110 ) son I S C = 3.6 A y V O C = 41.6 V . Si trato de modelar todo el panel usando los parámetros antes mencionados, obviamente no puedo calcular I 0 , desde mi 41.6 / 0.026 es un número enorme; por supuesto, si solo considero el hecho de que el módulo está compuesto por 72 celdas conectadas en serie, puedo modelar la celda individual muy bien ( V O C = 0.58 V ).

Entonces, mi pregunta es: ¿hay alguna forma (incluso diferente a la que escribí) de modelar un panel solar como un todo o tengo que conectar 72 células solares equivalentes en serie?

Hay muchas formas, dependiendo de la precisión que necesites. Aquí hay un lugar al que puede ir y buscar: intusoft.com/nlhtm/nl78.htm#The_Solar_Cell_SPICE_Model : lo encontró en aproximadamente un segundo de google. Sabes cómo crear tu propio modelo .subckt/.end, ¿verdad? No estoy escribiendo una respuesta, así que solo uso un comentario para indicarle algún lugar, por ahora.
No fue la cosa más simple, ya que nunca había hecho algo así, pero al final funcionó, dando un resultado bastante bueno. Muchas gracias.
Eso es bueno escuchar. Parecía un enfoque razonado. Guardé la página para más tarde, yo mismo. Me alegra saber que pareció dar resultados razonables. Dado que no proporcioné esa respuesta y no tengo la intención de replicarla aquí, creo que la pregunta permanecerá abierta aquí hasta que alguien más quiera documentar eso aquí en este sitio. No para que lo intente.

Respuestas (1)

Habiendo tenido éxito en mi intento, gracias al usuario jonk por señalar este enlace , muestro los resultados como referencia.

Con las características del panel mencionadas anteriormente, desmontar el panel hasta sus celdas individuales (una serie de 72 de ellas para formar un solo módulo) produce una corriente de saturación I 0 = 8.0411 ⋅ 10 − 10 A y un voltaje de circuito abierto V O C , C mi yo yo = V O C / 72 = 0.5788 V .

Siguiendo el método expuesto en el enlace, calculé el coeficiente de emisión norte = 38.6 V O C en ⁡ ( I S C / I 0 ) , que luego se usa para escalar el modelo de diodo SPICE de acuerdo con las siguientes ecuaciones:

X T I = 3 norte I S = I 0 mi GRAMO = 1.11 norte
dónde X T I es el exponente del coeficiente de temperatura , I S es la corriente de saturación y mi GRAMO es la brecha de energía .

Lo anterior se logra escribiendo un modelo .subckt/.ends en un archivo de texto sin formato (*.txt) de la siguiente manera:

.subckt panel_diode Anode Kathode
D1 A K D1

.model D1 D(LEVEL=1 IS=8.0411e-10 N=72.2592 EG=80.2077 XTI=216.7776)
.ends

Tan simple como eso, lo que queda por hacer es importar el modelo recién creado a la herramienta de simulación y usarlo para implementar el modelo de panel como se describe en la pregunta. Como puede verse en una simulación del comportamiento del modelo así creado, sus características VI (curva verde) y VP (curva roja) son las que cabría esperar de un panel solar. Cuantitativamente, el punto de máxima potencia se encuentra en V METRO PAG PAG = 35.6 V , I METRO PAG PAG = 3.5 A y corresponde a 122 W , contra el nominal 33.6 V , 3.3 A y 110 W , respectivamente. De todos modos, este parece un resultado bastante bueno, ya que el modelo no tiene en cuenta ninguna no idealidad.ingrese la descripción de la imagen aquí

Hay un error tipográfico en una de las fórmulas. Se supone que es N=38.6*Voc* no Vsc. Aparte de eso, +2 por dar seguimiento a tu pregunta.
Muy buen trabajo, estoy probando algo similar, pero para un panel de 60 celdas con 10 series y 6 celdas paralelas (creo. Porque no está especificado en la hoja de datos). Pude calcular Isc=1.67A y Voc=0.67, pero tengo problemas para entender por qué usaste el valor 38.6 * Voc para calcular N y entender cómo calcular I0. Si pudieras darme alguna explicación más te lo agradecería mucho.
Las respuestas de @Senpai no deben usarse para comentarios, pero los miembros nuevos no pueden publicar comentarios :-( ASÍ que he convertido su 'respuesta' en un comentario. DavideM es un miembro actualmente activo, por lo que puede responder si lo desea. Pero tenga en cuenta que él dice que obtuve la fórmula de aquí
@Senpai, antes que nada gracias por tu valoración positiva de mi trabajo. Como Russelll McMahon escribió correctamente, la fórmula que contiene 38.6 V o C proviene del enlace al comienzo de mi respuesta; probablemente pueda obtener más información si tiene acceso al libro de texto de referencia para el modelo. I 0 se calcula directamente a partir de la tercera ecuación de mi pregunta, la correspondiente a las condiciones de circuito abierto.
Lo siento, tengo casi cinco años de retraso, pero ¿cómo calculó el voltaje térmico para conectarlo a la ecuación para I_0? El valor no me queda claro en la hoja de datos, y V_T = kT/q parece depender de un parámetro T que no podemos conocer a priori.
@FluffytheTogekiss El voltaje térmico es de hecho V t h = k T / q , dónde T puede ser la temperatura real a la que está funcionando el panel solar o, más comúnmente (al menos según mi experiencia), algún valor "estándar" como 25 °C o 300 K.
Ah, te tengo. ¡Gracias!
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