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二极管,太阳能电池的I-V曲线拟合

2017-08-03 00:24阅读:
二极管,太阳能电池的I-V曲线拟合
二极管或太阳能电池的I-V曲线函数I,V两个变量互相耦合,不能给出显式表达式,只能使用隐函数进行拟合。Mathematica, Origin软件都支持隐函数拟合。
二极管的电路简化如下,它主要由二极管,并联电阻,串联电阻组成。主要参数包括Is暗路饱和电流,n理想因子,T温度,Rs串联电阻,Rsh并联电阻。I-V方程见电路图下方。
太阳能电池的电路与之类似,只是增加了电流源I0,且电流I方向相反。
隐函数曲线拟合对初始值十分敏感,因而提供合理的初始值非常重要。
二极管的I-V曲线初始段在V=0附近可近似为斜率1/Rsh的直线,末端近似为斜率1/Rs的直线,把末端点代入公式进行近似,可以得到Is值。
太阳能电池的初始值估计与之类似,初始段I值可近似为I0,初始段在V=0附近可近似为斜率-1/Rsh的直线,末端近似为斜率-1/Rs的直线,I=0对应V称为开路电压Voc,通过近似可以得到Is。
带有串并联电阻的二极管电路及I-V函数:
二极管,太阳能电池的I-V曲线拟合

上图中公式(1)I关于V的函数互相耦合,I并不能直接由V得到,尽管可以使用一些软件进行隐函数拟合,但是隐函数拟合效率不是很高。不过可以利用Lambert W函数,实现I由V显式表达,从而使用常规曲线拟合工具得到结果。
二极管,太阳能电池的I-V曲线拟合
上图公式(6)的右边关于I的表达式中只含有变量V,因而可以很方便地进行曲线拟合。
带有串并联电阻的二极管(P-N结)典型的I-V曲线如下:
二极管,太阳能电池的I-V曲线拟合
Origin软件的 Fitting Function Library App提供了两个利用Lambert W函数对I-V曲线进行拟合的函数。

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