一种薄膜电池输出的I-V特性拟合方法技术

本发明专利技术公开了一种薄膜电池输出的I‑V特性拟合方法，仅需要根据薄膜电池的型号查找其数据手册，获取该型号的基本数据，无需求解超越方程和任何实测数据，以2条2阶Bezier函数分别对薄膜电池输出I‑V特性曲线最大功率点左、右两侧进行拟合的简单方法，既能保证2条2阶Bezier函数在最大功率点处的平滑连接，同时确保拟合曲线通过开路电压、短路电流和最大功率三个关键点。并探索2条Bezier函数控制点的最佳位置，找出Bezier函数控制点位置与薄膜电池填充因子之间的线性关系，进而，依据该线性关系，得到控制点的坐标，通过Bezier函数绘制Bezier曲线，实现对薄膜电池输出I‑V特性的拟合。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜电池输出的I-V特性拟合方法
本专利技术涉及一种电池的I-V特性拟合方法，具体涉及一种薄膜电池输出的I-V特性拟合方法。
技术介绍
薄膜太阳能电池和传统的硅基电池相比，具有节省材料成本，理论效率高和便于安装等优点而备受重视，被称为第二代光伏电池技术，是当前太阳能电池产业的主要发展方向之一。薄膜太阳能电池包括铜铟镓硒(CIGS)光伏电池、CdTe薄膜电池、A-Si光伏电池和HIT光伏电池等。第二代光伏电池从生产材料到制备工艺等均与硅基电池存在着较大差异，该差异导致其电流-电压(I-V)输出特性与硅基光伏模块不同，鉴于I-V曲线是光伏最大功率跟踪，故障检测和经济效益评估的必要前提，对其进行研究具有重要理论和现实意义。对于薄膜电池而言，由于描述其光伏电池I-V特性曲线的超越方程存在着5个未知参数，求解所有5个未知参数是给出薄膜光伏电池I-V特性曲线的必要前提。鉴于光伏电池数据手册只给定了4个已知条件，为此，一类方法是通过忽略Rs或假定Rp为无穷大，或预先给定A为常值，进而给出剩余4个未知参量的值。另一类方法是通过构造第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜电池输出的I-V特性拟合方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、根据薄膜电池的型号查找其数据手册，得到薄膜电池的短路电流点、最大功率点和开路电压点；/nS2、根据薄膜电池的短路电流点、最大功率点和开路电压点，建立直角坐标系，并计算薄膜电池的填充因子；/nS3、找到直角坐标系中最大功率点左右两侧的第一条Bezier函数控制点和第二条Bezier函数控制点；/nS4、根据两控制点与薄膜电池的最大功率点在直角坐标系的位置关系，分别构造左侧控制三角形和右侧控制三角形；/nS5、根据薄膜电池的填充因子，通过填充因子与长度比的线性关系，得到第一条Bezier长度比和第二条Bezier长度比；...

【技术特征摘要】
1.一种薄膜电池输出的I-V特性拟合方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据薄膜电池的型号查找其数据手册，得到薄膜电池的短路电流点、最大功率点和开路电压点；
S2、根据薄膜电池的短路电流点、最大功率点和开路电压点，建立直角坐标系，并计算薄膜电池的填充因子；
S3、找到直角坐标系中最大功率点左右两侧的第一条Bezier函数控制点和第二条Bezier函数控制点；
S4、根据两控制点与薄膜电池的最大功率点在直角坐标系的位置关系，分别构造左侧控制三角形和右侧控制三角形；
S5、根据薄膜电池的填充因子，通过填充因子与长度比的线性关系，得到第一条Bezier长度比和第二条Bezier长度比；
S6、根据第一条Bezier长度比和左侧控制三角形，基于相似三角形，计算得到第一条Bezier函数控制点的坐标；
S7、根据第二条Bezier长度比和右侧控制三角形，基于相似三角形，计算得到第二条Bezier函数控制点的坐标；
S8、根据第一条Bezier函数控制点的坐标和第二条Bezier函数控制点的坐标，基于Bezier函数绘制Bezier曲线，实现对薄膜电池输出的I-V特性的拟合。


2.根据权利要求1所述的薄膜电池输出的I-V特性拟合方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下分步骤：
S21、建立以电压为横轴和以电流为纵轴的直角坐标系，设置直角坐标系的原点为P0(0,0)，设置短路电流点在直角坐标系的位置为P1(0,Isc)，设置最大功率点在直角坐标系的位置为P2(Vm,Im)，设置开路电压点在直角坐标系的位置为P3(Voc,0)，其中，Isc为短路电流值，Vm为最大功率点对应的电压值，Im为最大功率点对应的电流值，Voc为开路电压值；
S22、根据最大功率点对应的电压值Vm、最大功率点对应的电流值Im、短路电流值Isc和开路电压值Voc，计算薄膜电池的填充因子：



其中，x为薄膜电池的填充因子。


3.根据权利要求2所述的薄膜电池输出的I-V特性拟合方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下分步骤：
S31、将短路电流点P1(0,Isc)和开路电压点P3(Voc,0)通过直线连接，得到线段ll；
S32、过最大功率点P2(Vm,Im)做与线段ll平行的直线，得到平行线lc；
S33、在平行线lc上，以最大功率点P2(Vm,Im)为分界点，找到分别位于最大功率点P2(Vm,Im)两侧的第一条Bezier函数控制点和第二条Bezier函数控制点。


4.根据权利要求3所述的薄膜电池输出的I-V特性拟合方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下分步骤：
S41、在平行线lc内侧找一点P0′，将P0′点、第一条Bezier函数控制点和最大功率点P2(Vm,Im)之间采用直线连接，形成以P0′点为直角点的直角三角形，即左侧控制三角形；
S42、在平行线lc内侧找一点P0″，将P0″点、最大功率点P2(Vm,Im)和第二条Bezier函数控制点之间采用直线连接，形成以P0″点为直角点的直角三角形，即右侧控制三角形。


5.根据权利要求1所述的薄膜电池输出的I-V特性拟合方法，其特征在于，所述步骤S5中填充因子与长度比的线性关系的表达式为：
y1＝-ax+b
y2＝-cx+d
其中，y1为第一条Bezier长度比，表征为第一条Bezier函数控制点到薄膜电池的最大功率点的长度SC2与线段ll的长度S1的比值，y2为第二条Bezier长度比，表征为第二条Bezier函数控制点到薄膜电池的最大功率点的长度Sd2与线段ll的长度S1的比值，x为薄膜电池的填充因子，a为第一比例系数，b为第一偏置量，c为第二比例系数，d为第二偏置量。


6.根据权利要求5所述的薄膜电池输出的I-V特性拟合方法，其特征在于，所述第一比例系数a、第一偏置量b、第二比例系数c和第二偏置量d的获取过程为：
A1、根据不同类型的薄膜电池，绘制多条平行线lc；
A2、设置步长因子，在每条平行线lc寻找以最大功率点为分界点的多个控制点；
A3、计算每...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱显辉，师楠，汝红芳，刘宏洋，于越，简有为，吴禹衡，
申请(专利权)人：黑龙江科技大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23