等效串联电阻计算方法技术

本发明专利技术涉及一种等效串联电阻计算方法，属于太阳能光伏电池技术领域，包括步骤：S1基于光伏电池的等效电路模型，得到光伏电池的I‑V输出特性，并推导出光伏阵列理论的I‑V输出特性；S2得到光伏阵列的简化I‑V输出特性；S3利用光伏阵列最大功率点处的‑V输出特性，得到光伏阵列等效串联电阻简化计算模型；S4利用标准情况参数，得到光伏阵列等效串联电阻的工程应用模型；S5通过搭建实验系统，完成对上述计算模型的实验验证。本发明专利技术综合考虑了光伏阵列的实际运行参数、环境参数和应用范围，精确、快捷地确定光伏阵列的等效串联电阻，能够很好地满足工程应用精度条件。

【技术实现步骤摘要】
等效串联电阻计算方法
本专利技术属于太阳能光伏电池
，涉及一种基于光伏阵列I-V输出特性表达式的等效串联电阻的计算方法。
技术介绍
太阳能是人类取之不尽的绿色能源，太阳能电站采用光伏阵列将太阳能转化为电能。近年来，光伏发电迅速发展，越来越多地被使用于发电系统。太阳能光伏阵列的输出特性不仅与系统本身的内部参数有关，而且会随着外界环境参数的变化而实时变化。基于光伏电池的工程应用等效电路模型，可以根据光伏电池内部的电压电流关系列写方程式，进而联立求解光伏阵列的等效串联电阻，此方法称为五参数拟合方法。但该方法较为繁琐，计算过程复杂，且对迭代参数初值的精度要求较高，较难适应于实际应用要求。因此，提出一种精度更高、实用范围更广的计算光伏阵列等效串联电阻的方法，具有重要意义和价值。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于从光伏电池的工程电路模型出发，结合数学模型，研究一种实用性强、获取参数简便的等效串联电阻简化计算方法。该方法考虑了光伏阵列实际运行中的运行参数，同时在该方法的基础上，考虑到实际光伏电站设备的限制，获得实时运行数据(Isc、Uoc、Imp、Ump)较为不便，提出了一种更符合实际应用的等效串联电阻工程应用模型。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种等效串联电阻计算方法，包括以下步骤：S1：基于光伏电池的等效电路模型，得到光伏电池的I-V输出特性，并推导出光伏阵列理论的I-V输出特性；S2：根据等效电路模型参数特征，得到光伏阵列的简化I-V输出特性；S3：利用光伏阵列最大功率点处的I-V输出特性，得到光伏阵列等效串联电阻的简化计算模型；S4：考虑实际光伏电站运营，利用标准情况的运行参数和环境参数，得到光伏阵列等效串联电阻的工程应用模型；S5：通过搭建实验系统，完成对上述计算模型的实验验证。进一步，步骤S1中所述光伏电池的I-V输出特性关系式为：其中I为光伏电池输出电流；IP为光生电流；Io为反向饱和电流；q为电荷常数；U为输出电压；Rs为串联电阻；A为二极管品质因子；K为玻尔兹曼常数；T为光伏电池温度；Rsh为并联电阻；由式(1)可知，光伏电池的I-V输出特性是与光伏电池本身参数与环境参数相关的非线性超越函数。光伏电池存在等效串联电阻Rs，其大小会随故障发生或外界环境条件的改变而改变，是反映光伏电池电压电流特性的一个重要的参数，目前计算光伏电池等效参数多基于五参数迭代拟合的方法，但由于输出特性方程为超越方程，求解非常困难，同样由于其中参数随环境条件会发生变化，也不可以直接采用厂家提供的标准等效串联电阻。因此，提出一个实用性强且获取参数简便的光伏电池等效串联电阻简化计算模型是十分必要的。进一步，步骤S1中所述光伏阵列理论的I-V输出特性关系式为：其中N1为光伏阵列并联支路数目；N2为光伏阵列各支路串联支路数目。进一步，步骤S2中所述光伏阵列的简化I-V输出特性关系式为：进一步，步骤S3中所述光伏阵列最大功率点处的I-V输出特性关系式为：其中Imp为光伏阵列实际运行状态下的最大功率点电流；Ump为光伏阵列实际运行状态下的最大功率点电压；Isc为光伏阵列工作时的短路电流；Uoc为光伏阵列工作时的开路电压。进一步，步骤S3中所述的光伏阵列等效串联电阻的简化计算模型为：进一步，步骤S4中所述光伏阵列等效串联电阻的工程应用模型为：其中光伏阵列辐照度比为：其中Gref为标准情况辐照度，单位：W/m2，通常取Gref＝1000W/m2；光伏电池温度比为：其中Tref为标准情况光伏阵列温度，单位：K，通常取Tref＝298K；光伏阵列标准电流比为：标准情况下，光伏阵列输出最大功率时，其两端等效的能耗电阻为：其中Iscref为光伏阵列标准情况的短路电流；Uocref为光伏阵列标准情况的开路电压；Impref为光伏阵列标准情况最大功率点最大功率点电流；Umpref为光伏阵列标准情况最大功率点电压；光伏电池理想因子其大小不随环境条件改变而改变。本专利技术的有益效果在于：本专利技术基于光伏电池的等效电路模型，推导出了光伏阵列理论的I-V输出特性，并根据光伏电池等效电路模型参数特征，得到了光伏阵列简化的I-V输出特性。利用光伏阵列最大功率点处的I-V输出特性，得到光伏阵列等效串联电阻的简化计算模型；考虑实际光伏电站运营，利用标准情况的运行参数和环境参数，得到光伏阵列等效串联电阻的工程应用模型。本专利技术综合考虑了光伏阵列的实际运行参数、环境参数和应用范围，精确、快捷地确定光伏阵列的等效串联电阻，能够很好地满足工程应用精度条件。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为光伏电池等效电路模型；图2为光伏阵列的SP结构示意图；图3为18V/30W光合硅能光伏电池组件图4为光伏阵列开路电压附近的输出特性曲线；图5为光伏阵列特性曲线实测值；图6为光伏阵列计算方法流程图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。如图6所示，本专利技术提供一种等效串联电阻计算方法，包括以下步骤：(一)基于如图1所示的光伏电池的等效电路模型，推导出光伏电池的I-V输出特性为：其中I为光伏电池输出电流；IP为光生电流；Io为反向饱和电流；q为电荷常数；U为输出电压；Rs为串联电阻；A为二极管品质因子；K为玻尔兹曼常数；T为光伏电池温度；Rsh为并联电阻。光伏阵列是由许多光伏电池串联和并联形成的，通常采用如图2所示的SP结构进行连接。由式(1)得出的光伏阵列理论输出电流数学模型为：其中N1为光伏阵列并联支路数目，N2为光伏阵列各支路串联支路数目。(二)对于等效并联电阻Rsh，其大小会直接影响光伏电池的开路电压，而光伏阵列的开路电压：Uoc＝Uo本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等效串联电阻计算方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：基于光伏电池的等效电路模型，得到光伏电池的I‑V输出特性，并推导出光伏阵列理论的I‑V输出特性；S2：根据等效电路模型参数特征，得到光伏阵列的简化I‑V输出特性；S3：利用光伏阵列最大功率点处的I‑V输出特性，得到光伏阵列等效串联电阻的简化计算模型；S4：考虑实际光伏电站运营，利用标准情况的运行参数和环境参数，得到光伏阵列等效串联电阻的工程应用模型；S5：通过搭建实验系统，完成对上述计算模型的实验验证。

【技术特征摘要】
1.一种等效串联电阻计算方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：基于光伏电池的等效电路模型，得到光伏电池的I-V输出特性，并推导出光伏阵列理论的I-V输出特性；S2：根据等效电路模型参数特征，得到光伏阵列的简化I-V输出特性；S3：利用光伏阵列最大功率点处的I-V输出特性，得到光伏阵列等效串联电阻的简化计算模型；S4：考虑实际光伏电站运营，利用标准情况的运行参数和环境参数，得到光伏阵列等效串联电阻的工程应用模型；S5：通过搭建实验系统，完成对上述计算模型的实验验证。2.根据权利要求1所述的等效串联电阻计算方法，其特征在于：步骤S1中所述光伏电池的I-V输出特性关系式为：其中I为光伏电池输出电流；IP为光生电流；Io为反向饱和电流；q为电荷常数；U为输出电压；Rs为串联电阻；A为二极管理想因子；K为玻尔兹曼常数；T为光伏电池温度；Rsh为并联电阻。3.根据权利要求1所述的等效串联电阻计算方法，其特征在于：步骤S1中所述光伏阵列理论的I-V输出特性关系式为：其中N1为光伏阵列并联支路数目；N2为光伏阵列各支路串联支路数目。4.根据权利要求1所述的等效串联电阻计算方法，其特征在于：步骤S2中所述光伏阵列的简化I-V输出特性...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭珂，袁丹夫，王瀚笠，温浚铎，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50