[發明專利]一種硅太陽能電池陣列的故障檢測方法

有效

• 申請號: 201610599612.6
• 申請日: 2016-07-27
• 公開（公告）號: CN105978486B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 郭珂;伍敏;戴博偉;黃恩芳
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02S50/10
• 分類號: H02S50/10
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明屬于硅太陽能電池技術領域，涉及一種基于硅太陽能電池I-V輸出特性表達式的故障檢測方法，具體涉及一種硅太陽能電池陣列的故障檢測方法。

背景技術

光伏系統作為潔凈能源有著良好的應用和發展前景，太陽能電池作為光伏系統的核心越來越受到人們的關注。而太陽能電池陣列的故障往往制約著光伏發電，因此太陽能電池陣列的故障在線檢測顯得十分重要。目前檢測技術主要有以下幾類：1.基于紅外圖像分析法，是一種不需要測量太陽能電池組件參數的方法，只需要利用紅外攝像機將電池組件拍攝下來，然后利用計算機進行圖像分析就可以進行故障診斷，主要是通過故障點與正常工作組件的溫差從而判別，這種檢測方法成本太高，不易推廣，該方法也只適用于研究或一些特殊的場合；2.基于電路結構的方法，其實質是通過改變光伏系統太陽能電池陣列結構來達到減少傳感器的目的。但是故障原因和表現形式是多種多樣的，通過改變電路結構，用傳感器來測量一些電參數進行故障診斷是十分復雜的，并且會增加系統成本，所以基于電路結構的方法更多的是用于一些特殊場合或小規模的光伏系統中；3.還有基于測量接地電容的方法，但是在實際中很難滿足該方法的檢測條件；4.基于電氣測量法是最簡單的方法，其中最普遍的一種方法是對光伏系統太陽能電池陣列的I-V曲線進行測量，比較測量得到的曲線和理論曲線就能夠判斷太陽能電池陣列是否發生了故障。文獻[OOZEKIT,YAMADAT,KATOK.On-site Measurements of photovoltaic systems for detection of failure modules[C]//IEEE Photo-voltaic Symposium on Industrial Electronics.San Diego,CA,USA：IEEE，2008:1-6].使用了這一種方法，這種方法不需要測量溫度與輻照度，利用這種方法可以檢測到一些簡單的故障。[VANDEE,GXASHEKAAR,MEYEREL.Monitoring current-voltage characteristics of photovoltaic modules[C]//IEEE Photo-voltaic Specialists Conference.New York,USA:IEEE,2002:1516-1519.]進一步將I-V曲線與環境溫度、太陽輻照度及組件溫度等進行數據融合，可以更加全面的描述太陽能電池陣列的行為，其檢測結果更加準確。但是上述兩類所使用基于測量I-V曲線方法的缺點是不能確定故障發生的位置，而且所能夠確定的故障類型也十分有限；5.也有直接掃描電壓，通過比較各個組件間的電壓，認為偏離組件平均水平的組件便是有故障的組件，但是該方法并未考慮到輻照度與溫度的因素的影響，所以限制了判別的精確度，只能簡單的故障判別。

發明內容

有鑒于此，本發明公開了一種硅太陽能電池陣列的故障檢測方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種硅太陽能電池陣列的故障檢測方法，包括以下步驟：

S1采集太陽能電池陣列的溫度以及輻照度，得到太陽能電池陣列在該條件下的I-V輸出特性關系式；

S2將太陽能電池陣列在正常工作時的I-V輸出特性關系式作為標準I-V輸出關系式，將檢測到的組件間的電壓值代入到所述標準I-V輸出關系式中得到計算電流值，在每條支路上串接一個電流傳感器檢測支路電流；

若電流傳感器測得的電流值明顯小于所述計算電流值，則該支路為故障支路；

若電流傳感器檢測到的電流值為零，則該支路故障為斷路故障；

S3根據得到的I-V輸出特性關系式，利用基于I-V輸出特性的實際串聯等效電阻計算式，計算出太陽能電池組件的實際串聯等效電阻R_s1，通過基于環境參數的參考串聯等效電阻計算式，計算出太陽能電池組件的參考串聯等效電阻R_s；

S4根據實際串聯等效電阻R_s1與參考串聯等效電阻R_s之間的比值得到K；

S5根據K值大小判別太陽能電池陣列故障、電池組件老化或被遮擋的嚴重程度，K值越大遮擋或者老化程度越嚴重。

進一步，所述I-V輸出特性關系式為：