[发明专利]一种故障状态下的太阳能光伏组件参数辨识方法

权利要求书

1.一种故障状态下的太阳能光伏组件参数辨识方法，其特征在于当太阳能光伏组件处于故障状态而使光伏组件的I-V特性曲线呈现多峰或不完整形态时，仍可通过采样该光伏组件的电压电流数据点求解出表征光伏组件物理性质的模型五参数，具体步骤如下：

步骤一：根据光伏组件单二极管等效电路模型，推导出新的光伏组件模型五参数解析式，在所述新的解析式中不再需要最大功率点、开路电压值以及开路电压处的dU/dI值，减少了对光伏组件I-V特性曲线完整性的依赖；

步骤二：将故障状态下的太阳能光伏组件连接至电压调制模块，采样得到计算模型五参数时所需数据点；

步骤三：将步骤二中所述计算模型五参数时所需数据点的数据代入步骤一中所述的新的光伏组件模型五参数解析式，完成太阳能光伏组件模型五参数的辨识计算；

其中根据步骤一中所述新的光伏组件模型五参数解析式推导如下：

①根据光伏组件单二极管等效电路模型，并基于该模型利用基尔霍夫电流定律(KCL)得到光伏组件电流特性方程，如式(1)所示：

所述式(1)中I_ph为光生电流、I_D为通过二极管的电流、I_R为通过并联电阻的电流、I_o为二极管反向饱和电流、R_s为串联电阻、R_sh为并联电阻、n为二极管理想因子、I为光伏组件输出电流、U为光伏组件输出电压、q为电子电荷常数、T为环境温度、k为玻尔兹曼常数且

②对式(1)式求导，可得：

将式(1)带入式(2)，令I_ph≈I_sc得：

其中I_sc为光伏组件短路电流；

③由于式(1)为隐式方程，故引入Lambert W函数，变化式(1)得：

④将式(4)带入式(3)，得：

对式(5)进行简化，可得到式(6)：

⑤式(5)揭示了Lambert W函数与dU/dI之间的关系，将关系式(6)回代式(4)得：

⑥由式(7)可得光伏组件输出电压、电流以及dU/dI之间与五参数的联系，考虑到：

R_sh≈R_sho＞＞R_s (8)

式(8)中，R_sho为短路电流点处的-dU/dI，根据式(8)对式(7)做出相应化简，可得：

⑦设ΔU＝U₁-U₂，ΔI＝I₁-I₂，将式(9)线性化得：

其中ΔU＝U₁-U₂与ΔI＝I₁-I₂是所采两个数据点之间的电流与电压的计算差值；

⑧根据所述式(10)，可计算二极管理想因子n的表达式为：

⑨将式(8)带入式(3)化简，且由于I_o远小于I，故亦可将其约去，得：

⑩根据所述式(12)，可以得出计算串联电阻R_s的表达式：

引入I-V曲线上任意两个电压调制点(U₁，I₁)和(U₂，I₂)，根据式(1)可推导出式(14)

所述式(14)为二元一次方程，故结合R_sho≈R_sh可得到I_o与I_ph的表达式：

为获得更多组件参数信息，将短路电流点带入式(2)，其中短路电流点的电流I＝I_sc，电压U＝0，I_sc为光伏组件短路电流，可得并联电阻R_sh的表达式：

2.根据权利要求1所述的一种故障状态下的太阳能光伏组件参数辨识方法，其特征在于所需采样的电压电流数据点如下：

①提取求解二极管理想因子n时，结合权利要求1中所述的式(11)，所需的采样数据点为：

数据点一，短路电流点(0，I_sc)；

数据点二，短路电流附近点(δU，I_sc+δI)；

数据点三，(U₄，I₄)点，所述电压U₄应在0.5U_oc以内；

数据点四，(U₄，I₄)附近点(U₄+δU，I₄+δI)；

数据点五，(U₃，I₃)点，所述电压U₃应在0.5U_oc以内；

数据点六，(U₃，I₃)附近点(U₃+δU，I₃+δI’)；

数据点七，(U₂，I₂)点，所述电压U₂应在0.5U_oc以内；

数据点八，(U₂，I₂)附近点(U₂+δU，I₂+δI”)；

数据点九，(U₁，I₁)点，所述电压U₁应在0.5U_oc以内；

数据点十，(U₁，I₁)附近点(U₁+δU，I₁+δI”’)；

②提取求解串联电阻R_s时，结合权利要求1中步骤一所述的式(13)，所需的采样数据点为：

数据点十一，(U₅，I₅)点，所述电压U₅应在0.7U_oc；

数据点十二，(U₅，I₅)附近点(U₅+δU，I₅+δI””)，所述δU为电压调制模块调制电压值得最小步长，δI””为以坐标(U₅，I₅)为基准时在光伏组件I-V曲线上对应δU的电流增量；

③提取求解二极管反向饱和电流I_o时，结合权利要求1中所述的式(15)，无需更多采样点数据；

④提取求解光生电流I_ph时，结合权利要求1中所述的式(16)，无需更多采样点数据；

⑤提取求解并联电阻R_sh时，结合权利要求1中所述的式(17)，无需更多采样点数据。