[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

本發明涉及一種光伏電池組件輸出特性動態測量方法，用以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，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)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，得到更精確的載體運動姿態角數據；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。與現有技術相比，本發明具有考慮載體動態環境、精確估計等優點。

技術領域

本發明涉及光伏發電技術領域，尤其是涉及一種在載體運動情況下光伏電池組件輸出特性動態測量方法。

背景技術

太陽能作為目前世界上最具發展潛力的清潔能源之一，受到全世界的青睞。光伏電池廣泛應用于各種場合，如航天、無人機、船舶、軌道車輛等運動載體。然而近幾年國內外對光伏電池輸出特性的研究多是基于光伏組件在靜止狀態下的，通過改變外界的環境條件來研究光伏電池的靜態輸出特性，為了最大限度的提高光伏組件轉換效率實現高功率發電，必須考慮在載體運動狀態下的情況。

從測量方法上來看，目前對運動情況下光伏組件輸出特性的測量方法研究較少，在復雜的機械振動作用下，采用傳統的直接測量方法很難獲取光伏組件的輸出特性，且依賴單一傳感器測量的方法易受低頻累計誤差的影響，致使測量精度較低。如何在光伏組件受到多頻非線性振動的情況下，準確測量出光伏組件的動態輸出特性，已經成為光伏電池特性分析優先考慮的問題。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種光伏電池組件輸出特性動態測量方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

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，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，得到更精確的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。

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。

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。

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