一种折线拟合求太阳能电池最大功率点方法技术

本发明专利技术公开了一种折线拟合求太阳能电池最大功率点方法，首先建立数学分析模型：然后依据上述公式拟合计算得到不同温度下的多条最大功率点参考线系数，最后在不同温度下分别测量目标太阳能电池输出的电流IOUT、电压VOUT,代入公式(1)进行计算并上下调整直至得到不同温度条件下目标太阳能电池的最大功率点追踪。本发明专利技术提出了使用两条直线拟合已知温度时不同光照下的诸多最大功率点之间的关系曲线，以提高在低辐照度条件下的拟合精度，可用来实现高效率的开环控制MPPT，易于实现且成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光伏电池
，尤其是一种光伏太阳能电池的优化分析方法。
技术介绍
光伏发电在日常生产生活应用得越来越广泛。太阳能电池是光伏发电的基本组件。太阳能电池的可发电量受太阳光辐照度和温度的影响，辐照度越强，可发电量越大，温度越低可发电量也越大。在辐照度和温度一定时，太阳能电池实际输出电量，与其输出的电压或电流密切相关。因此，在太阳能电池工作时，需要让工作于特定的电压或电流的状态，这个状态点成为太阳能电池的最大功率点(MPP)。实际工作中，太阳能电池所处的光辐照度和温度一直在动态变化，因此其最大功率点也一直变化。为了让太阳能电池的实际输出电量接近于可发电量，需要一直追踪最大功率点，此算法成为最大功率点追踪算法(MPPT)。最简单的方法太阳能电池通过二极管和储能单元(如电池或超级电容)相连。通过这种方式，太阳能电池的工作状态由储能单元的电压决定，有时离其最大功率点差异很大，这种方式所获取能量甚至可以比MPP低35％。开路电压比例法是众多MPPT算法最简单的经典算法，该算法认为太阳能电池最大功率点时电压与其开路电压(即无电流输出)成固定的比例关系，VMPP≈KFOC*Voc，KFOC取值0.71-0.78。这是一种开环控制算法。该算法需要预先设置太阳能电池的电压参数，缺点是无法在辐照度和温度所有变化范围内都获得同样高的最大功率点跟踪效率。一些研究者根据太阳能电池的输出电压电流特性，测量最大功率点附近的几个状态点的电压电流，利用最大功率点的数学表达式求出最大功率点，可以在不影响太阳能电池正常工作的前提下实时快速的完成MPPT。此方法计算量较大，要求配置运算能力强的DSP或微处理器。还有一些方法研究了太阳能电池在不同光照和温度条件下最大功率点的相互关系，并用直线来拟合表达。对特定的太阳能电池，依据其在某一种条件下的最大功率点特性，可以推算出其他条件下的最大功率点的电压电流关系。此方法计算量较小，可用简单的MCU来实现，也可用纯模拟电路实现。该方法在已知温度下采用一条直线拟合不同光照下的最大功率点电压电流关系，其他温度下的拟合直线则由这条直线推算得到，然而在低辐照度下实际特性并非直线，因此误差较大。相关参考文献如下所示：[1]赵争鸣,刘建政,孙晓瑛.太阳能光伏发电及其应用[M].北京:科学出版社,2005.[2]王宏华.光伏发电原理及发展现状[J].机械制造与自动化,2010,4:186-189.[3]艾欣,韩晓男,孙英云.光伏发电并网及其相关技术发展现状与展望[J].现代电力,2013,1:1-7.[4]陈自祥,吴家涛.光伏发电在中国的发展现状和前景浅析[J].科技视界,2012,35:196.[5]侯岩.全球光伏电池的生产趋势及市场分析[J].电源技术,2011,35(3):338-341.[6]蔡宣三.太阳能光伏发电发展现状与趋势[J].电力电子,2007,2:3-6.[7]野村弘,藤原宪一郎,吉田正伸.使用PSIM学习电力电子技术基础[M].西安:西安交通大学出版社,2009.[8]T.Esram,P.L.Chapman.Comparisonofphotovoltaicarraymaximumpowerpointtrackingtechniques[J].IEEETransactionsonEnergyConversion,2007,22:439-449.[9]D.Dondi,D.BrunelliandL.Benini.Photovoltaiccellmodelingforsolarenergypoweredsensornetworks[C].TheSecondIEEEInternationalWorkshoponAdvancesinSensorsandInterfaces,2007,105-110.[10]A.Pandey,N.DasguptaandA.K.Mukerjee.Asimplesingle-sensorMPPTsolution[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2007,22(2):698-700.[11]W.Li,Y.ZhengandW.Li.AsmartandsimplePVchargerforportableapplications[C].2010Twenty-fifthAnnualIEEEAppliedPowerElectronicsConferenceandExposition.2010:2080-2084.[12]G.J.Yu,Y.S.JungandI.Choi.Anoveltwo-modeMPPTcontrolalgorithmbasedoncomparativestudyofexistingalgorithms[C].ConferenceRecordoftheTwenty-NinthIEEEofPhotovoltaicSpecialistsConference,2002:1531-1534.[13]R.Faranda,S.LevaandV.Maugeri.EnergycomparisonofMPPTtechniquesforPVsystems[J].WSEASTransactionsonPowerSystems,2008,3(6):9:1-6.[14]F.J.Toledo,J.M.Blanes,A.Garrigos.Analyticalresolutionoftheelectricalfour-parametersmodelofaphotovoltaicmoduleusingsmallperturbationaroundtheoperatingpoint[J].RenewEnergy,2012,43:83-89.[15]J.E.M.Blanes,F.J.ToledoandS.Montero.In-sitereal-timephotovoltaicI-Vcurvesandmaximumpowerpointestimator[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2013,28(3):1234-1240.[16]V.V.R.Scarpa,S.BusoandG.Spiazzi.Low-complexityMPPTtechniqueexploitingthePVmoduleMPPlocuscharacterization[J].IEEETransactionsonInductrialElectronics,2009,56(5):1531-1538.[17]M.Park,I.K.Yu.AstudyontheoptimalvoltageforMPPTobtainedbysurfacetemperatureofsolarcell[C].30thAnnualConferenceofIEEEIndustrialElectronicsSociety,2004,3:2040-2045.
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种折线拟合求太阳能电池最大功率点方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下。一种折线拟合求太阳能电池最大功率点方法，首先建立数学分析模型：然后依据上述公式拟合计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种折线拟合求太阳能电池最大功率点方法，其特征在于：首先建立数学分析模型：然后依据上述公式拟合计算得到不同温度下的多条最大功率点参考线系数，最后在不同温度下分别测量目标太阳能电池输出的电流IOUT、电压VOUT,代入公式(1)进行计算并上下调整直至得到不同温度条件下目标太阳能电池的最大功率点追踪。

【技术特征摘要】
1.一种折线拟合求太阳能电池最大功率点方法，其特征在于：首先建立数学分析模型：然后依据上述公式拟合计算得到不同温度下的多条最大功率点参考线系数，最后在不同温度下分别测量目标太阳能电池输出的电流IOUT、电压VOUT,代入公式(1)进行计算并上下调整直至得到不同温度条件下目标太阳能电池的最大功率点追踪。2.根据权利要求1所述的折线拟合求太阳能电池最大功率点方法，其特征在于：该方法包含以下步骤：A、分析模型的建立：太阳能电池在不同温度下的最大功率点参考线并非直线，分割点PT两侧的最大功率点参考线分别用LH和LL表示，分别用一条直线来拟合表示LH和LL，建立如下数学表达式模型：lH:V=a·I+b=at·I+(b0+nb·T),Vmpp≥VPTLL:V=c·I+d=ct·I+(d0+nd·T),Vmpp<VPT---(1);]]>其中，V、I分别为太阳能电池的输出电压和电流，Vmpp为最大功率点电压，a、b、c、d为直线拟合系数，at、ct、b0、d0、VPT为特定温度下的常数，T为温度；B、数学拟合方法进行系数求解：B-1、将太阳能电池在标准温度下的开路电压、短路电流、温度系数输入到太阳能电池模拟软件中，建立一块模拟的太阳能电池；B-2、计算太阳能电池在不同辐照度和温度下的输出特性；B-3、利用太阳能电池模拟软件计算得到不同温度和不同辐照度条件下太阳能电池输出特性及其太阳能电池的最大功率点；B-4、将最大功率点的数据点绘制到一张太阳能电池的I-V特性图中，拟合得到不同温度下的最大功率点参考线图谱；B-5、针对每条最大功率点参考线的数据，使用太阳能电池模拟软件拟合得到式(1)的待求解系数，得到不同温度下的多条最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙建延，王继东，许春香，雷钢，许海涛，杨永友，
申请(专利权)人：中州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41