摘 要

本文主要使用计算机数学计算程序MATLAB实现光伏电池单二极管模型参数的提取，通过在程序中编写的差分进化算法实现对提取参数的优化，利用齐次方程和概率学原理编写的差分进化算法测试程序对所提取的各代参数进行有效性和准确性判断，从而根据测量出的电压、电流值，提取出所需要的光伏电池单二极管模型的五个物理参数，结果证明差分进化算法和改进后的差分进化算法在对光伏电池单二极管模型参数提取上有显著效果。

论文主要研究对象是引用光伏电池单二极管模型参数公式，利用差分进化算法提取光伏电池单二极管五项重要参数。

研究结果表明：改进后差分进化算法在实现光伏电池单二极管模型参数提取中有着重要作用，并且相较于其他算法和传统差分进化算法，有着一定优势。

本文的特色：利用差分进化算法提取参数，并改进差分进化算法，可以更加准确、高效地提取光伏电池单二极管模型参数，可以应用于实际生产生活中，创造一定经济价值。

关键词：改进差分进化算法；光伏电池；单二极管模型；参数提取

Abstract

In this paper, we use computer mathematical calculation program MATLAB photovoltaic cells single diode model parameter extraction, by differential evolution algorithm is written in the program to realize the optimization of extraction parameters, using homogeneous equation and differential evolution algorithm of probability theory to write various generation for the extracted parameters test program effectiveness and accuracy of judgment, thus according to measure the voltage, current value, needed to extract the photovoltaic battery five physical parameter of the single diode model,The results show that the differential evolution algorithm and the improved differential evolution algorithm for photovoltaic cell extraction have significant influence on the single diode model parameters.

The main research object of this paper is to extract five important parameters of photovoltaic cell single diode by using differential evolution algorithm (dde) by quoting the parameter formula of photovoltaic cell single diode model.

The results show that the improved differential evolution algorithm plays an important role in the parameter extraction of photovoltaic cell single diode model, and has certain advantages over other algorithms and traditional differential evolution algorithms.

Features of this paper: the differential evolution algorithm is used to extract parameters, and the differential evolution algorithm is improved to extract parameters of photovoltaic cell single diode model more accurately and efficiently, which can be applied to the actual production and life and create certain economic value. 

Keywords: improved differential evolution algorithm; Photovoltaic cell; single diode model; Parameter extraction

目录

第1章 绪论 1

1.1背景及目的 1

1.1.1 光伏电池发展史 1

1.1.2 光伏电池单二极管模型参数提取技术背景 1

1.1.3 差分进化算法在其他科学领域的应用情况 2

1.2 研究现状 3

第2章 光伏电池单二极管模型及公式 3

2.1 单二极管模型 4

2.2模型公式化 4

2.3单二极管模型参数优化 5

3 差分进化算法提取参数 7

3.1差分进化算法概述 7

3.1.1简介 7

3.1.2基本原理 8

3.2差分进化算法的实现流程 9

3.2.1种群初始化 9

3.2.2变异 9

3.2.3交叉 9

3.2.4选择 10

3.3.5 综述差分进化算法实现过程 10

3.3用差分进化算法实现单二极管模型参数提取 11

3.3.1设置参数并初始化种群 11

3.3.2产生变异向量 12

3.3.3产生交叉向量 12

3.3.4选择参数向量 12

3.4改进差分进化算法 13

3.4.1 改进差分进化算法的原因 13

3.4.2差分进化算法改进原理及示例 13

3.4.3改进差分进化算法 16

4仿真和结果分析 17

4.1标准差分进化算法仿真图分析 17

4.2改进差分进化算法仿真图分析 17

4.3参数提取结果分析 18

4.4参数提取正确性对比 20

5结论 22

参考文献 23

致 谢 25

第1章 绪论

1.1背景及目的

1.1.1 光伏电池发展史

太阳能是一种高效、清洁的能源。在能源日益稀缺的当今社会，光伏电池技术正日益得到更新。1954年时，美国贝尔实验室制造了第一块具有稳定效应的单晶硅光伏电池，但是其光电转换效率仅仅只有6%。到21世纪初，世界各地的主要实验室已经能够生产光转换效率为25%的光伏电池。德国、日本和其他国家的光伏电池技术研究引领世界,并且中国近年来也有一个好成绩,杭州赛昂研发成功SHJ电池光电转换效率达到23.1%,中国科学院上海微系统与信息研究所在2017年研发成功了转换效率达到23.5%的光伏电池,在产业化方面,国内外公司都在逐步推进产业链的发展和优化，根据我国近年来的情况，光伏电池的产量和价格在国际市场上具有优势，但国际竞争也日益激烈。

光伏电池或称太阳能电池是通过光电效应或光化学效应将光能直接转换为电能的装置。其中，基于光电效应的晶体硅光伏电池是目前市场的主流，而基于光化学反应的薄膜电池仍处于研发的萌芽阶段。本设计的主要研究对象是单晶体硅光伏电池和其二极管模型。