一种光伏阵列I-V特性检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光伏阵列I‑V特性检测装置及其检测方法，设置充电测试电路为两只电容值不相等的电容器并联连接，分别形成各自的充电测试支路，控制电路用于通过控制至少一条充电测试支路的通断，改变接入光伏阵列的充电测试电路的电容值，并在不同电容值下采集获得充电测试电路的充电电流及其两端电压，根据不同电容值下采集获得的充电测试电路的充电电流和两端电压计算获得线路电感和线路电阻，利用线路电感和线路电阻计算获得光伏阵列的I‑V特性，本发明专利技术能够有效地提高光伏阵列I‑V特性检测的精度，其操作简单、安全、体积小、重量轻。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏阵列I-V特性检测装置及检测方法
本专利技术涉及一种检测装置及其检测方法，具体是一种太阳能光伏阵列I-V特性检测装置及其检测方法。
技术介绍
光伏阵列是光伏电站的核心部件，即使是在投入运行之后的几十年时间里，也需要对光伏阵列的I-V特性进行检测，以准确获得光伏系统发电量，便于维修维护。光伏阵列检测装置是一种在现场对光伏阵列进行检测，以获得光伏阵列准确的I-V特性曲线的装置。现有技术中的光伏阵列I-V特性检测方法是对一大电容充电的方法，在光伏阵列两端并联电容，在测试开始时，首先通过功率电阻将电容残余的电量消耗完，使得电容保持零初始状态，阻抗很低几乎为零，认为此时采样装置采集的电流为短路电流，当电容充电结束后，阻抗非常大，充电回路相当于开路，认为此时采样装置采集的电压为开路电压。在电容的充电过程中，即认为电阻的阻抗从零到无穷大，相当于光伏阵列的负载从零增加到无穷大，通过记录这一过程电压和电流的变化情况，得到光伏阵列的I-V特性曲线，并在显示屏上进行显示。但是，由于光伏阵列I-V特性检测时存在线路电感和线路电阻，线路电感和电阻会在电容充电检测的时候进行分压，现有的光伏阵列I-V特性检测方法仅仅检测了电容上的I-V特性曲线，却忽略了线路电感和电阻的影响，造成最后的测量结果并不是准确的光伏阵列I-V特性。同时，由于线路电感的存在，电流在零时刻并不能够进行突变，所以在一开始电容电压为零，电流也为零，对于短路电流的测量就会存在较大的误差，最终导致I-V特性曲线存在较大的误差。这种方法要提高测量的精度，必须增加电容量，因此增加体积和重量。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术的不足，提供一种体积小、重量轻、成本低且精度高的光伏阵列I-V检测装置及其检测方法。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术光伏阵列I-V特性检测装置包括控制电路、充电测试电路与显示电路，其特点是：所述充电测试电路为两只电容值不相等的电容器并联连接，两只电容器分别形成各自的充电测试支路，即第一充电测试支路和即第二充电测试支路，所述控制电路用于通过控制至少一条充电测试支路的通断，改变接入光伏阵列的充电测试电路的电容值，并在不同电容值下采集获得充电测试电路的充电电流及其两端电压，根据不同电容值下采集获得的充电测试电路的充电电流和两端电压计算获得线路电感L和线路电阻R，利用所述线路电感L和线路电阻R计算获得光伏阵列的I-V特性。本专利技术光伏阵列I-V特性检测装置的特点也在于：所述控制电路包括电流电压采样电路和用于进行数据处理的DSP信号处理电路，所述电流电压采样电路包括与所述充电测试电路并联连接的电流取样开关S和与电容器并联连接的功率电阻，所述电流电压采样电路用于在不同电容值下采集获得所述充电测试电路的充电电流和两端电压，分别作为采样电流和采样电压。本专利技术光伏阵列I-V特性检测装置的特点也在于：所述充电测试支路的电路结构为：以电容器通断开关的一端为充电测试支路的端点A，以二极管的正向端为充电测试支路的端点B，电容器串联设置在电容器通断开关和二极管的负极端之间；所述功率电阻的一端通过功率电阻通断开关连接在充电测试支路的端点A，功率电阻的另一端连接在二极管的负极端，形成功率电阻与电容器的并联结构；所述充电测试支路以其端点A和端点B并联连接在充电测试电路的两端。本专利技术光伏阵列I-V特性测试方法的特点是：应用所述的光伏阵列I-V特性测试装置，按如下步骤进行测试：步骤1、在0～t1阶段，闭合电流取样开关S，断开各充电测试支路中的电容器通断开关和功率电阻通断开关，各充电测试支路中的电容器保持在零初始状态，充电测试电路被短路，由于线路电感L的作用，采样电流由0逐渐增加，并在t1时刻达最大值，记录t1时刻的采样电流I0，所述采样电流I0为光伏阵列短路电流；步骤2、在t1～t2阶段，断开电流取样开关S，接通第一充电测试支路中的电容器通断开关，光伏阵列向第一充电测试支路中的电容器进行充电，在t2时刻第一充电测试支路中电容器的充电电流降低为零，充电过程结束，记录t2时刻的采样电压V1，以及本阶段电流电压特性曲线P1，所述采样电压V1为第一充电测试支路的开路电压；步骤3、在t2～t3阶段，断开第一充电测试支路中的电容器通断开关，接通第二充电测试支路中的电容器通断开关，光伏阵列向第二充电测试支路中的电容器进行充电，在t3时刻第二充电测试支路中电容器的充电电流降低为零，充电过程结束，记录t3时刻的采样电压V2，以及本阶段电流电压特性曲线P2，所述采样电压V2为第二充电测试支路的开路电压；步骤4、在t3～t4阶段，闭合第一充电测试支路中电容器通断开关，并且闭合第一充电测试支路和第二充电测试支路中功率电阻通断开关，利用功率电阻在t4时刻完成对第一充电测试支路和第二充电测试支路中电容器的放电；步骤5、在t4～t5阶段，断开第一充电测试支路和第二测试支路中的功率电阻通断开关，光伏阵列同时向第一充电测试支路和第二充电测试支路中的电容器进行充电，在t5时刻第一充电测试支路和第二充电测试支路中电容器的充电均为零，充电过程结束，记录t5时刻的采样电压V3，以及本阶段电流电压特性曲线P3，所述采样电压V3为充电测试电路的开路电压；步骤6、设定同一采样电流值Ik，在电流电压特性曲线P1中获得对应所述电流Ik的采样电压U1；在电流电压特性曲线P2中获得对应所述电流Ik的采样电压U2；在电流电压特性曲线P3中获得对应所述电流Ik的采样电压U3；设定另一采样电流值Ik+1确定在电流电压特性曲线P1中，Ik+1与Ik之间的时间间隔为Δt1；确定在电流电压特性曲线P2中，Ik+1与Ik之间的时间间隔为Δt2；确定在电流电压特性曲线P3中，Ik+1与Ik之间的时间间隔为Δt3；由式(1)计算获得在电流电压特性曲线P1、P2和P3中采样电流值Ik的微分值d1、d2和d3：利用方程组(2)计算获得线路电感L和线路电阻R：其中U表征光伏阵列端电压；步骤7、根据所述线路电感L和线路电阻R，经过误差优化获得光伏阵列在消除由于线路电感L和线路电阻R产生的误差之后的待测光伏阵列电压值和电流值；步骤8、检测结束，闭合第一充电测试支路和第二测试支路中的功率电阻通断开关，将各电容器的残余电量全部消耗完，使各电容器回到零初始状态，然后断开各功率电阻通断开关。本专利技术光伏阵列I-V特性测试方法的特点也在于：所述误差优化是按如下步骤进行：步骤5.1、重复步骤1到步骤6，获得关于线路电感L和线路电阻R的n组数据，利用式(3)计算获得目标函数值Yi：Yi＝Li+RiIki(3),式(3)中，IKi是第i组数据中IK的值，Li为第i组数据中的线路电感值，Ri为第i组数据中的线路电阻的值，i＝1,2,3...n；步骤5.2、定义最小二乘法拟合函数如式(4)：Yi＝L+RIki(4)，将Iki和计算获得的目标函数值Yi按照式(4)所示的拟合函数，应用最小二乘法进行曲线拟合，得到最小二乘法拟合曲线方程组(5)：步骤5.3、利用所述方程组(5)计算获得能够使得误差最小的线路电感L和线路电阻R的值，完成误差优化。与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在：1、本专利技术采用两个电容器并联充电的方式，能够有效地减少检测装置的体积和重量，并且可以提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏阵列I‑V特性检测装置，包括控制电路、充电测试电路与显示电路，其特征是：所述充电测试电路为两只电容值不相等的电容器并联连接，两只电容器分别形成各自的充电测试支路，即第一充电测试支路和即第二充电测试支路，所述控制电路用于通过控制至少一条充电测试支路的通断，改变接入光伏阵列的充电测试电路的电容值，并在不同电容值下采集获得充电测试电路的充电电流及其两端电压，根据不同电容值下采集获得的充电测试电路的充电电流和两端电压计算获得线路电感L和线路电阻R，利用所述线路电感L和线路电阻R计算获得光伏阵列的I‑V特性。

【技术特征摘要】
1.一种光伏阵列I-V特性检测装置，包括控制电路、充电测试电路与显示电路，其特征是：所述充电测试电路为两只电容值不相等的电容器并联连接，两只电容器分别形成各自的充电测试支路，即第一充电测试支路和即第二充电测试支路，所述控制电路用于通过控制至少一条充电测试支路的通断，改变接入光伏阵列的充电测试电路的电容值，并在不同电容值下采集获得充电测试电路的充电电流及其两端电压，根据不同电容值下采集获得的充电测试电路的充电电流和两端电压计算获得线路电感L和线路电阻R，利用所述线路电感L和线路电阻R计算获得光伏阵列的I-V特性。2.根据权利要求1所述的光伏阵列I-V特性检测装置，其特征是：所述控制电路包括电流电压采样电路和用于进行数据处理的DSP信号处理电路，所述电流电压采样电路包括与所述充电测试电路并联连接的电流取样开关S和与电容器并联连接的功率电阻，所述电流电压采样电路用于在不同电容值下采集获得所述充电测试电路的充电电流和两端电压，分别作为采样电流和采样电压。3.根据权利要求2所述的光伏阵列I-V特性检测装置，其特征是：所述充电测试支路的电路结构为：以电容器通断开关的一端为充电测试支路的端点A，以二极管的正向端为充电测试支路的端点B，电容器串联设置在电容器通断开关和二极管的负极端之间；所述功率电阻的一端通过功率电阻通断开关连接在充电测试支路的端点A，功率电阻的另一端连接在二极管的负极端，形成功率电阻与电容器的并联结构；所述充电测试支路以其端点A和端点B并联连接在充电测试电路的两端。4.一种光伏阵列I-V特性测试方法，其特征是：应用权利要求3所述的光伏阵列I-V特性测试装置，按如下步骤进行测试：步骤1、在0～t1阶段，闭合电流取样开关S，断开各充电测试支路中的电容器通断开关和功率电阻通断开关，各充电测试支路中的电容器保持在零初始状态，充电测试电路被短路，由于线路电感L的作用，采样电流由0逐渐增加，并在t1时刻达最大值，记录t1时刻的采样电流I0，所述采样电流I0为光伏阵列短路电流；步骤2、在t1～t2阶段，断开电流取样开关S，接通第一充电测试支路中的电容器通断开关，光伏阵列向第一充电测试支路中的电容器进行充电，在t2时刻第一充电测试支路中电容器的充电电流降低为零，充电过程结束，记录t2时刻的采样电压V1，以及本阶段电流电压特性曲线P1，所述采样电压V1为第一充电测试支路的开路电压；步骤3、在t2～t3阶段，断开第一充电测试支路中的电容器通断开关，接通第二充电测试支路中的电容器通断开关，光伏阵列向第二充电测试支路中的电容器进行充电，在t3时刻第二充电测试支路中电容器的充电电流降低为零，充电过程结...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏建徽，蔡志成，杜燕，张健，汪海宁，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34