[發明專利]一種光伏組件多峰輸出特性的特征參數計算方法

在審

• 申請號: 202011089651.4
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112187177A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 衛東;方洛迪;郭澤陽
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H02S50/10
• 分類號: H02S50/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種光伏組件多峰輸出特性的特征參數計算方法，其特征是基于太陽電池正反向顯式輸出特性模型，根據約束電流區間范圍內正常電池與故障電池輸出電壓關系，通過采樣光伏組件的電壓電流數據點計算出首峰特征參數，根據光伏組件輸出疊加特性，對第k峰的數據點在相同電流下進行求解分離，進而計算獲得第k峰特性參數，具體步驟如下：

步驟1：多峰輸出特性曲線的首峰特征參數計算：

太陽電池輸出特性顯式表達式，如式(1)所示：

式(1)中，Y＝(qI_oR_sh/nκT)exp[qR_sh(I_ph+I_o-I)/nκT]；W表示LambertW函數；U、I分別為太陽電池輸出電壓和輸出電流；q為電子電量；κ為玻爾茲曼常數；T為電池工作溫度；I_ph為光生電流；I_o為二極管反向飽和電流；R_s為串聯電阻；R_sh為并聯電阻；n二極管理想因子；

由式(1)獲得首峰中組件電池均處于正常狀態下的電壓U_{module-normal}如式(2)：

式(2)中，M為組件內的電池數量；I_{ph 1}為首峰下的光生電流，首峰特征參數以下標1表示；I_module為組件輸出電流；

在組件輸出電流I_module大于首峰故障電池光生電流小于正常電池光生電流I_{ph 1}區間范圍(即)，令故障狀態下組件輸出電壓和正常狀態下組件的輸出電壓作差，得電壓差ΔU如式(3)：

式(3)中，為首峰中故障電池數量；為首峰故障電池的并聯電阻；

在電流區間，采樣A₁、B₁、C₁三個數據點(U_1a,I_1a)、(U_1b,I_1b)和(U_1c,I_1c)，將A₁代入式(3)化簡得式(4)：

式(4)中，F_1a＝[(I_ph1+I_o1-I_a)R_sh1-I_1aR_s1-n₁κTW(Y_1a)/q]；同理將B₁、C₁數據點帶入式(3)得到ΔU_1b、ΔU_1c，通過式(5)求解首峰電池的特征參數和

在組件輸出電流I_module大于第二峰轉折點電流I_cutoff2，小于首峰故障電池光生電流區間范圍(即)，采樣D₁、E₁、F₁和G₁四個數據點(U_1d,I_1d)、(U_1e,I_1e)、(U_1f,I_1f)和(U_1g,I_1g)，根據采樣點處故障電池和正常電池輸出電壓疊加關系，得采樣點處片故障電池輸出電壓如式(6)：

式(6)中，為D₁采樣點處對應片故障電池輸出電壓；

同理得出和根據太陽電池正向輸出特性表達式，利用式(7)獲得首峰其余三個特性參數，分別為二極管理想因子串聯電阻二極管反向飽和電流

式(7)中：

R_{sop 1}為F₁處故障電池等效電阻；

步驟2：多峰輸出特性曲線的第k峰特征參數計算

在區間，采樣獲得A_k～C_k三個數據點，根據光伏組件內部特性與外部輸出形式疊加性，由式(8)將第k峰的數據點分離：

通過式(3)-(5)計算獲得第k峰三個特征參數和在區間，采樣獲得D_k～G_k四個數據點，利用式(6)-(8)結合太陽電池正向輸出特性表達式，獲得第k峰的其余特性參數