随着能源短缺、环境污染问题日益突出,太阳能发电在世界范围内得到了大力发展。光伏电池作为太阳能发电系统的发电元件,其工作特性关系到整个光伏系统的发电质量和运行效率。光伏电池安装在户外,工作环境恶劣,容易发生故障。因此,分析光伏电池工作特性,开展其电路建模以及故障诊断研究,对指导系统设计,保障系统安全运行具有重要的理论意义和应用价值。本文分析了光伏电池在不均匀光照下的正向特性、反向特性以及外部环境变化下的动态特性,建立了改进的光伏电池动态模型。在分析现有模型与参数辨识方法基础上,给出了一种结合阻抗分析法、数学解析法和非线性拟合优化的提取模型参数的方法,降低了参数辨识的难度,提高了识别精度。采用Matlab/Simulink软件建立了仿真模型,研究了模型参数变化对电池输出特性的影响,探究了不同工况下光伏组件交流小信号阻抗变化特性;分析了电池串并联与旁路二极管对光伏组件输出特性的影响。采用实验测试平台,验证了所建模型的准确性和有效性。分析了光伏组件故障类型和故障特征,结合多传感器法和曲线扫描法,给出了短路、开路与不均匀光照的故障诊断判据。应用所建立的光伏阵列仿真模型,通过大量仿真,构建故障数据库,进而给出一种基于K均值聚类的改进RBF人工神经网络的光伏组件故障诊断方法,完成了故障诊断测试验证。所提方法能够对光伏组件进行故障诊断,准确率较高。