[發明專利]一種光伏電池組件輸出特性動態測量方法

有效

• 申請號: 202110259265.3
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113114105B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 彭樂樂;張亞飛;張慧玲;王天宇;江威;關博;鄭樹彬
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: H02S50/10
• 分類號: H02S50/10;G01P15/00;G01P3/00;G01C9/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

1.一種光伏電池組件輸出特性動態測量方法，用以準確獲取固定安裝有太陽能電池板的載體在運動情況下光伏電池的輸出電壓或電流值，其特征在于，包括以下步驟：

1)分別對地理坐標系和載體坐標系定標；

2)實時采集加速度、角速度和傾角數據；

3)進行加速度和角速度數據從載體坐標系到地理坐標系的轉換；

4)在統一地理坐標系下，基于卡爾曼濾波融合算法對加速度、角速度和傾角數據進行融合，得到載體運動姿態角數據，即太陽能電池板的運動姿態角數據；

5)根據載體運動姿態角數據獲取太陽能電池板接收到的光照強度，并結合光伏電池數學模型及環境與模型參數之間的關系動態獲取光伏電池輸出特性。

2.根據權利要求1所述的一種光伏電池組件輸出特性動態測量方法，其特征在于，所述的步驟1)具體包括以下步驟：

11)建立地理坐標系，使其原點位于載體質心處，Z_t軸從原點沿當地地理垂線指向天空，X_t軸在垂直于Z_t軸的平面內，且沿當地子午線指向北極方向，Y_t軸沿著當地緯線總是指向東方；

12)建立載體坐標系，其原點與地理坐標系原點相同，均為載體質心，X_b軸方向為沿載體縱軸向前，Y_b軸方向為沿載體橫軸向右，Z_b軸正交于X_b和Y_b軸。

3.根據權利要求1所述的一種光伏電池組件輸出特性動態測量方法，其特征在于，所述的步驟2)中，通過安裝在運動載體上的慣性測量單元實時采集在載體坐標系下的三軸加速度數據、三軸角速度數據和傾角數據，所述的慣性測量單元包括加速度計、陀螺儀和傾角儀。

4.根據權利要求1所述的一種光伏電池組件輸出特性動態測量方法，其特征在于，所述的步驟3)具體包括以下步驟：

31)基于慣性信息與歐式空間旋轉理論，獲取旋轉矩陣

32)根據旋轉矩陣采用歐拉角法對載體坐標系下的三軸加速度和角速度數據進行坐標系轉換，獲得地理坐標系下的三軸加速度和角速度數據。

5.根據權利要求4所述的一種光伏電池組件輸出特性動態測量方法，其特征在于，所述的步驟32)中，地理坐標系下的三軸加速度和角速度數據的坐標轉換式為：

其中，分別為地理坐標系下的三軸加速度，分別為載體坐標系下的三軸加速度，分別為地理坐標系下的三軸角速度，分別為載體坐標系下的三軸角速度，θ、ψ分別為繞x，y，z軸旋轉的角度。

6.根據權利要求1所述的一種光伏電池組件輸出特性動態測量方法，其特征在于，所述的步驟4)中，具體包括以下步驟：

41)根據地理坐標系下的三軸角速度數據建立系統狀態預測方程；

42)根據地理坐標系下的三軸加速度數據和傾角數據建立系統觀測方程；

43)利用卡爾曼濾波算法的五個核心公式遞推求解出運動姿態角

7.根據權利要求6所述的一種光伏電池組件輸出特性動態測量方法，其特征在于，所述的步驟41)中，系統狀態預測方程的表達式為：

其中，X(k)為k時刻的系統狀態矢量，為地理坐標系下k時刻載體的運動姿態角，為地理坐標系下k-1時刻的三軸角速度數據，W(k)為系統k時刻的動態噪聲，dk為采樣時間。

8.根據權利要求7所述的一種光伏電池組件輸出特性動態測量方法，其特征在于，所述的步驟42)中，系統觀測方程的表達式為：

其中，Z(k)為k時刻的觀測矢量，V(k)為系統k時刻的觀測噪聲。