[發明專利]一種用于故障診斷的光伏組件參數提取方法

有效

• 申請號: 201810309187.1
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN108509736B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 衛東;魏繆宇;葉洪吉
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H02S50/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種用于故障診斷的光伏組件參數提取方法。由于組件的旁路二極管的存在，在組件中部分電池片受到遮擋時，其I?V輸出特性會出現多個膝點，因此其I?V曲線又可分為若干個子I?V曲線。采用傳統解析法只能針對完整的I?V曲線提取光伏組件五參數，對于由于多膝點而產生的子I?V曲線，表征該子I?V特性下的光伏組件五參數，傳統利用解析法求解光伏組件無參數的方法均不再適應。本發明所提方法所需計算點不依賴完整的I?V特性曲線，可用于解決求解多膝點下子I?V曲線對應組件五參數的問題，為故障診斷提供依據。

技術領域

本發明屬于光伏發電技術領域，具體講涉及一種用于故障診斷的光伏組件參數提取方法。

背景技術

近年來，光伏發電作為國內熱門的研發投資領域，引發了一股研究太陽光伏發電的熱潮。對于太陽能光伏發電的研究從光生伏特效應發現以來，一直不斷進步與發展，國內對光伏領域的研究也日趨深入。

一般來說，一個光伏陣列由光伏組串并聯而成，光伏組串又由光伏組件串聯而成，一個光伏組件又由固定個數的太陽能電池片串聯而成；這類光伏組件之間的串并聯連接結合后續電能轉換器件，構成了一個初步的光伏發電系統。

然而，光伏組件的發電會受到外界環境的干擾，具體而言主要為光強與環境溫度的影響，光照強度降低、環境溫度上升，都會導致組件輸出電能降低。此外，組件內部由于生產工藝水平的不同而導致的串聯失配問題，亦會導致整體輸出電能降低。由于光伏組串由若干個光伏組件串聯而成，因此組件與組件之間的失配會帶來組串整體輸出功率的損失，甚至導致部分組件發生熱斑等故障；為減少這類故障的發生，一般在光伏組件封裝時即會在若干個串聯的太陽能電池片上反向并聯一個旁路二極管，其目的在于當組串的整體輸出電流大于旁路二極管所并聯的太陽能電池片輸出的電流時，為電池片提供短路通路，以防電流反向灌入太陽能電池片引發發熱甚至燒毀等問題。

旁路二極管一定程度上解決了組件之間因失配而產生的熱斑問題，但造成了組串整體輸出呈現了非連續變化的性質，表現在旁路二極管導通與關斷狀態前后，光伏組串的I-V輸出特性曲線在該狀態點發生突變，光伏組串的P-V輸出特性在該狀態點出現波谷；綜上，一旦光伏組串中有旁路二極管導通，其P-V輸出特性即出現多個功率峰值，且單個峰值區間上P-V曲線不再為該工作狀態下的組件從短路電流至開路電壓的完整曲線。

目前，一般通過解析法求解光伏組件五參數(光生電流I_ph、二極管理想因子n、串聯電阻R_s、并聯電阻R_sh和二極管反向飽和電流I_o)均需要實測以下數據：短路電流I_sc、開路電壓U_oc、最大功率點(U_mpp,I_mpp)以及開路電壓處與短路電流處的dU/dI；獲得這些數據要求光伏組件提供出完整的從短路電路至開路電壓的I-V曲線，然而如前文所述，當組串中因部分組件失配而導致旁路二極管工作時，組件無法提供完整的I-V曲線，因此以目前解析法的手段無法求出光伏組串中各組件的五參數。

光伏組件的五參數較為全面的描述了光伏組件的工作狀態與使用性能，因此對于光伏組件的故障診斷來說，提取其五參數是至關重要的，本發明提供了一種用于故障診斷的光伏組件參數提取方法，該方法在組件無法提供完整的I-V曲線時，仍可以較好地提取出光伏組件在該工作狀態下的五參數，為光伏組件的故障診斷提供了依據。

發明內容

光伏組串的五參數是表征光伏組串工作性能的重要指標，本發明提出一種用于故障診斷的光伏組件參數提取方法，其特征在于該光伏組件I-V特性曲線不完整時，通過采樣該光伏組件的部分電壓電流數據點求解出表征光伏組件物理性質的五參數(光生電流I_ph、二極管反向飽和電流I_o、二極管理想因子n、串聯電阻R_s、并聯電阻R_sh)，具體步驟如下：