[发明专利]一种光伏电池组件输出特性动态测量方法

权利要求书

1.一种光伏电池组件输出特性动态测量方法，用以准确获取固定安装有太阳能电池板的载体在运动情况下光伏电池的输出电压或电流值，其特征在于，包括以下步骤：

1)分别对地理坐标系和载体坐标系定标；

2)实时采集加速度、角速度和倾角数据；

3)进行加速度和角速度数据从载体坐标系到地理坐标系的转换；

4)在统一地理坐标系下，基于卡尔曼滤波融合算法对加速度、角速度和倾角数据进行融合，得到载体运动姿态角数据，即太阳能电池板的运动姿态角数据；

5)根据载体运动姿态角数据获取太阳能电池板接收到的光照强度，并结合光伏电池数学模型及环境与模型参数之间的关系动态获取光伏电池输出特性。

2.根据权利要求1所述的一种光伏电池组件输出特性动态测量方法，其特征在于，所述的步骤1)具体包括以下步骤：

11)建立地理坐标系，使其原点位于载体质心处，Z_t轴从原点沿当地地理垂线指向天空，X_t轴在垂直于Z_t轴的平面内，且沿当地子午线指向北极方向，Y_t轴沿着当地纬线总是指向东方；

12)建立载体坐标系，其原点与地理坐标系原点相同，均为载体质心，X_b轴方向为沿载体纵轴向前，Y_b轴方向为沿载体横轴向右，Z_b轴正交于X_b和Y_b轴。

3.根据权利要求1所述的一种光伏电池组件输出特性动态测量方法，其特征在于，所述的步骤2)中，通过安装在运动载体上的惯性测量单元实时采集在载体坐标系下的三轴加速度数据、三轴角速度数据和倾角数据，所述的惯性测量单元包括加速度计、陀螺仪和倾角仪。

4.根据权利要求1所述的一种光伏电池组件输出特性动态测量方法，其特征在于，所述的步骤3)具体包括以下步骤：

31)基于惯性信息与欧式空间旋转理论，获取旋转矩阵

32)根据旋转矩阵采用欧拉角法对载体坐标系下的三轴加速度和角速度数据进行坐标系转换，获得地理坐标系下的三轴加速度和角速度数据。

5.根据权利要求4所述的一种光伏电池组件输出特性动态测量方法，其特征在于，所述的步骤32)中，地理坐标系下的三轴加速度和角速度数据的坐标转换式为：

其中，分别为地理坐标系下的三轴加速度，分别为载体坐标系下的三轴加速度，分别为地理坐标系下的三轴角速度，分别为载体坐标系下的三轴角速度，θ、ψ分别为绕x，y，z轴旋转的角度。

6.根据权利要求1所述的一种光伏电池组件输出特性动态测量方法，其特征在于，所述的步骤4)中，具体包括以下步骤：

41)根据地理坐标系下的三轴角速度数据建立系统状态预测方程；

42)根据地理坐标系下的三轴加速度数据和倾角数据建立系统观测方程；

43)利用卡尔曼滤波算法的五个核心公式递推求解出运动姿态角

7.根据权利要求6所述的一种光伏电池组件输出特性动态测量方法，其特征在于，所述的步骤41)中，系统状态预测方程的表达式为：

其中，X(k)为k时刻的系统状态矢量，为地理坐标系下k时刻载体的运动姿态角，为地理坐标系下k-1时刻的三轴角速度数据，W(k)为系统k时刻的动态噪声，dk为采样时间。

8.根据权利要求7所述的一种光伏电池组件输出特性动态测量方法，其特征在于，所述的步骤42)中，系统观测方程的表达式为：

其中，Z(k)为k时刻的观测矢量，V(k)为系统k时刻的观测噪声。