一種光伏特性曲線生成方法
2024-03-23 09:59:05
專利名稱：一種光伏特性曲線生成方法
技術領域：
本發明涉及一種光伏特性曲線生成方法，屬於光伏發電技術領域。
背景技術：
目前，隨著光伏發電系統研究的深入與發展，對光伏陣列電池的要求也越來越高。光伏陣列電池在不同的日照和環境溫度下的工作特性具有很大差異，即其輸出功率隨日照強度、環境溫度等參數呈現明顯的非線性特性。為了解決實驗中光伏陣列受自然條件約束的問題，提出了光伏陣列模擬器的概念。而在光伏陣列模擬器中，如何生成特定的光伏特性曲線又是一個研究熱點。光伏特性曲線的數學表達式是一個非線性指數形式，不便於嵌入式微控制器運算控制。以開路電壓40V，短路電流20A，最大功率點30V、15A的光伏電池為例，其光伏特性曲線如
圖1所示，可分為三段:恆流區、非線性區和近似恆壓區。目前，用於生成光伏特性曲線的算法主要有查表法、分段擬合法和實時數值計算法。查表法所用的表格數據是在普通電腦上，根據光伏特性曲線電壓或者電流均勻的離散化，將此離散化的數據代入到光伏特性曲線中，計算出電流或者電壓，再將計算出來的電壓、電流值通過模數轉換得到的數據繪製成表格，存儲到控制器中，用於查詢控制。該方法計算精度高，同時能較方便地模擬光伏電池在不同環境條件下的特性。但這樣繪製的表格數據會佔用大量的存儲空間，且數據有很大的冗餘性，同時還存在重要信息丟失現象。圖1所示是通過均勻離散化電壓為64個點得到的，在恆流區，數據佔很大的比重，而在工程應用中電流數據換算成模數轉換的數據後(即AD轉換後)，會有很多的重複數據，也就是有很多冗餘數據。而在非線性區和近似恆壓區，因為電壓增大、電流迅速減小，若按傳統的電壓均分離散化，單位電壓間隔中電流下降大，得到的電流信息有一定程度的丟失；若按均勻離散化電流，效果也類似。該方法得到的光伏特性曲線，其還原得到的數據與連續的曲線相t匕，部分曲線間間斷大。分段擬合法是將光伏特性曲線根據需要分成特定的幾段，用數值逼近的方法進行曲線擬合，生成多項式擬合曲線。可以根據所需的精度來給曲線分段以及確定多項式的次數。曲線分段越多，多項式次數越高，精度也越高，但運算時間也會越久。該方法用於系統存儲能力不高，可以發揮數字控制器的實時運算能力，但精度不太高的場合。實時數值計算法是直接利用光伏特性曲線數學公式進行數值計算。該方法計算精度高，但是對嵌入式數字控制器計算能力要求較高，否則不能保證控制系統的實時性。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種能大大降低數據的冗餘性、計算精度高且實時性強的光伏特性曲線生成方法。為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種光伏特性曲線生成方法，其特徵在於:該方法由以下3個步驟組成:
步驟1:確定一條已知的光伏特性曲線的工程數學模型公式；步驟2:計算給定光伏特性曲線的長度；步驟3:根據曲線長度將曲線均勻地分為若干小段，這些小段對應的端點則是離散的點，通過這些離散的點對應的電壓、電流值繪製光伏特性曲線。優選地，所述步驟I中光伏特性曲線的工程數學模型公式如下:
權利要求
1.一種光伏特性曲線生成方法，其特徵在於:該方法由以下3個步驟組成: 步驟1:確定一條已知的光伏特性曲線的工程數學模型公式； 步驟2:計算給定光伏特性曲線的長度； 步驟3:根據曲線長度將曲線均勻地分為若干小段，這些小段對應的端點則是離散的點，通過這些離散的點對應的電壓、電流值繪製光伏特性曲線。
2.如權利要求1所述的一種光伏特性曲線生成方法，其特徵在於:所述步驟I中，光伏特性曲線的工程數學模型公式如下:
3.如權利要求2所述的一種光伏特性曲線生成方法，其特徵在於:所述步驟2中，給定光伏特性曲線的長度採用積分法計算:
4.如權利要求3所述的一種光伏特性曲線生成方法，其特徵在於:所述步驟3中，設曲線均勻地分為n小段，則每一小段的長度m為L/n，根據長度積分公式:
全文摘要
本發明提供了一種光伏特性曲線生成方法，首先計算出一條需要生成的光伏特性曲線的曲線長度，根據曲線長度平均法離散化電壓或者電流，再由離散化的電壓或電流代入光伏特性曲線公式計算出其對應離散的電流或電壓，如此生成一組組對應的光伏特性曲線電壓、電流值，進而繪製光伏特性曲線。本發明提供的方法克服了現有技術的不足，大大降低了數據的冗餘性，計算精度高，實時性強，能最大限度地還原光伏特性曲線。
文檔編號G01R31/26GK103105575SQ201310033178
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者袁振, 孫培德, 陳悅 申請人:東華大學