一种基于单I-V方程求解光伏组件输出模型的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于单个I‑V方程迭代求解光伏组件输出模型的迭代计算方法，仅利用光伏组件铭牌参数近似计算得到五参数模型的五参数初值，然后利用迭代的方法求取五参数模型五参数值的精确解，与铭牌参数进行判定比较，进而得到精确的的五参数值，最后采用遍历的方法求得实时条件下光伏组件的输出特性数值解。本发明专利技术由单个方程迭代求解五参数模型，化繁为简，且计算精度高。

A method to solve the output model of photovoltaic module based on single I-V equation

【技术实现步骤摘要】
一种基于单I-V方程求解光伏组件输出模型的方法
本专利技术公开了一种基于单I-V方程求解光伏组件输出模型的迭代计算方法。属于光伏

技术介绍
光伏组件实际运用中和理论研究方面都需要分析其精确的输出特性和工作效率,然而光伏组件的输出模型较为复杂,特性曲线具有很强的非线性,因此需要理论分析出光伏组件的输出模型公式。研究发现光伏组件一般等效为单二极管的五参数模型,此模型具有计算简单、输出精度高等优点已得到光伏业界的普遍认可。单二极管五参数模型其五参数的提取方法有曲线拟合法、解析法、工程简化法、和迭代法。曲线拟合法不依赖于I-V特性方程，对于非硅材料电池有非常好的适用性。但这同时也是曲线拟合法的不足之处，因为绝大多数厂商的数据表并不提供I-V曲线数据；解析法最大的局限性在于需要提供I-V曲线短路点及开路点的斜率作为计算的输入值，但I-V曲线的斜率既不包含于厂商的数据表中，且实际实验测量难度较大；工程简化法忽略了Rsh和Rs的影响，将五参数降为四参数甚至三参数，仅利用制造商提供的数据来计算等，具有较强的工程实用价值，但准确性不足；最后优化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单I-V方程求解光伏组件输出模型的迭代方法，其特征在于包括以下步骤：/n建立光伏组件输出特性模型，得到光伏组件电流特性方程；/n求取参考条件下光伏组件四参数模型的四个参数值；/n利用四参数模型的四个参数值忽视串阻求解并联电阻的初解；/n设置遍历变量I和变量V的范围以及步进量；/n设置铭牌参数特征点迭代比较精度；/n逼近判定值；/n根据已知的铭牌参数特征点迭代精度与所求的五参数下的开路电压、短路电流、最大功率点电压电流比较；/n迭代求得五参数的精确值求取实时条件下光伏组件五参数模型的五个参数值；/n求取光伏组件的电流和输出电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于单I-V方程求解光伏组件输出模型的迭代方法，其特征在于包括以下步骤：
建立光伏组件输出特性模型，得到光伏组件电流特性方程；
求取参考条件下光伏组件四参数模型的四个参数值；
利用四参数模型的四个参数值忽视串阻求解并联电阻的初解；
设置遍历变量I和变量V的范围以及步进量；
设置铭牌参数特征点迭代比较精度；
逼近判定值；
根据已知的铭牌参数特征点迭代精度与所求的五参数下的开路电压、短路电流、最大功率点电压电流比较；
迭代求得五参数的精确值求取实时条件下光伏组件五参数模型的五个参数值；
求取光伏组件的电流和输出电压。


2.根据权利要求1所述的一种基于单I-V方程求解光伏组件输出模型的迭代方法，其特征在于所述的步骤1)中，光伏组件电流特性方程的建立过程为在恒定的辐照强度下，将光伏组件等效为单二极管模型，得到光伏组件的电流特性方程如下：



式中，Iph为光生电流；Io为二极管反向饱和电流；q为电子电荷；k为玻尔兹曼常数；n为二极管理想因子；Rs为串联电阻；Rsh为并联电阻；T为电池温度；其中为热电压；Ns为组件串联电池片数；I为光伏组件输出电流，V为光伏组件输出电压。


3.根据权利要求1所述的一种基于单I-V方程求解光伏组件输出模型的迭代方法，其特征在于所述的步骤2)中，求取参考条件下光伏组件四参数模型的四个参数值的具体过程如下：
2-1)分别将组件厂商铭牌上所提供的标准测试条件下的短路电流ISC、开路电压VOC、最大功率点电压VMPP和最大功率点电流IMPP相继带入式(1)，得：
在短路状态下，I＝ISC，V＝0，则：



在开路电压处，I＝0，V＝VOC，则：



式(3)简化为：



2-2)将式(4)代入式(2)，并进行一定变换得：



上述方程中指数部分中的Rs4和Isc乘积的值相比Voc非常小，因此其指数值将远大于1，后面-1项相应可忽略不计，则式(5)简化为：



由式(4)和式(6)，推导获得：
Iph≈Isc(7)
2-3)在最大功率点处，I＝Impp，V＝Vm...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶云坤，白建波，郑爽，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏;32