專利名稱：一種光伏特性曲線生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光伏特性曲線生成方法，屬于光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)研究的深入與發(fā)展，對(duì)光伏陣列電池的要求也越來(lái)越高。光伏陣列電池在不同的日照和環(huán)境溫度下的工作特性具有很大差異，即其輸出功率隨日照強(qiáng)度、環(huán)境溫度等參數(shù)呈現(xiàn)明顯的非線性特性。為了解決實(shí)驗(yàn)中光伏陣列受自然條件約束的問(wèn)題，提出了光伏陣列模擬器的概念。而在光伏陣列模擬器中，如何生成特定的光伏特性曲線又是一個(gè)研究熱點(diǎn)。光伏特性曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式是一個(gè)非線性指數(shù)形式，不便于嵌入式微控制器運(yùn)算控制。以開(kāi)路電壓40V，短路電流20A，最大功率點(diǎn)30V、15A的光伏電池為例，其光伏特性曲線如

圖1所示，可分為三段:恒流區(qū)、非線性區(qū)和近似恒壓區(qū)。目前，用于生成光伏特性曲線的算法主要有查表法、分段擬合法和實(shí)時(shí)數(shù)值計(jì)算法。查表法所用的表格數(shù)據(jù)是在普通電腦上，根據(jù)光伏特性曲線電壓或者電流均勻的離散化，將此離散化的數(shù)據(jù)代入到光伏特性曲線中，計(jì)算出電流或者電壓，再將計(jì)算出來(lái)的電壓、電流值通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)繪制成表格，存儲(chǔ)到控制器中，用于查詢控制。該方法計(jì)算精度高，同時(shí)能較方便地模擬光伏電池在不同環(huán)境條件下的特性。但這樣繪制的表格數(shù)據(jù)會(huì)占用大量的存儲(chǔ)空間，且數(shù)據(jù)有很大的冗余性，同時(shí)還存在重要信息丟失現(xiàn)象。圖1所示是通過(guò)均勻離散化電壓為64個(gè)點(diǎn)得到的，在恒流區(qū)，數(shù)據(jù)占很大的比重，而在工程應(yīng)用中電流數(shù)據(jù)換算成模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)后(即AD轉(zhuǎn)換后)，會(huì)有很多的重復(fù)數(shù)據(jù)，也就是有很多冗余數(shù)據(jù)。而在非線性區(qū)和近似恒壓區(qū)，因?yàn)殡妷涸龃?、電流迅速減小，若按傳統(tǒng)的電壓均分離散化，單位電壓間隔中電流下降大，得到的電流信息有一定程度的丟失；若按均勻離散化電流，效果也類似。該方法得到的光伏特性曲線，其還原得到的數(shù)據(jù)與連續(xù)的曲線相t匕，部分曲線間間斷大。分段擬合法是將光伏特性曲線根據(jù)需要分成特定的幾段，用數(shù)值逼近的方法進(jìn)行曲線擬合，生成多項(xiàng)式擬合曲線。可以根據(jù)所需的精度來(lái)給曲線分段以及確定多項(xiàng)式的次數(shù)。曲線分段越多，多項(xiàng)式次數(shù)越高，精度也越高，但運(yùn)算時(shí)間也會(huì)越久。該方法用于系統(tǒng)存儲(chǔ)能力不高，可以發(fā)揮數(shù)字控制器的實(shí)時(shí)運(yùn)算能力，但精度不太高的場(chǎng)合。實(shí)時(shí)數(shù)值計(jì)算法是直接利用光伏特性曲線數(shù)學(xué)公式進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。該方法計(jì)算精度高，但是對(duì)嵌入式數(shù)字控制器計(jì)算能力要求較高，否則不能保證控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能大大降低數(shù)據(jù)的冗余性、計(jì)算精度高且實(shí)時(shí)性強(qiáng)的光伏特性曲線生成方法。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種光伏特性曲線生成方法，其特征在于:該方法由以下3個(gè)步驟組成:
步驟1:確定一條已知的光伏特性曲線的工程數(shù)學(xué)模型公式；步驟2:計(jì)算給定光伏特性曲線的長(zhǎng)度；步驟3:根據(jù)曲線長(zhǎng)度將曲線均勻地分為若干小段，這些小段對(duì)應(yīng)的端點(diǎn)則是離散的點(diǎn)，通過(guò)這些離散的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓、電流值繪制光伏特性曲線。優(yōu)選地，所述步驟I中光伏特性曲線的工程數(shù)學(xué)模型公式如下:
權(quán)利要求
1.一種光伏特性曲線生成方法，其特征在于:該方法由以下3個(gè)步驟組成: 步驟1:確定一條已知的光伏特性曲線的工程數(shù)學(xué)模型公式； 步驟2:計(jì)算給定光伏特性曲線的長(zhǎng)度； 步驟3:根據(jù)曲線長(zhǎng)度將曲線均勻地分為若干小段，這些小段對(duì)應(yīng)的端點(diǎn)則是離散的點(diǎn)，通過(guò)這些離散的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓、電流值繪制光伏特性曲線。
2.如權(quán)利要求1所述的一種光伏特性曲線生成方法，其特征在于:所述步驟I中，光伏特性曲線的工程數(shù)學(xué)模型公式如下:
3.如權(quán)利要求2所述的一種光伏特性曲線生成方法，其特征在于:所述步驟2中，給定光伏特性曲線的長(zhǎng)度采用積分法計(jì)算:
4.如權(quán)利要求3所述的一種光伏特性曲線生成方法，其特征在于:所述步驟3中，設(shè)曲線均勻地分為n小段，則每一小段的長(zhǎng)度m為L(zhǎng)/n，根據(jù)長(zhǎng)度積分公式:
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光伏特性曲線生成方法，首先計(jì)算出一條需要生成的光伏特性曲線的曲線長(zhǎng)度，根據(jù)曲線長(zhǎng)度平均法離散化電壓或者電流，再由離散化的電壓或電流代入光伏特性曲線公式計(jì)算出其對(duì)應(yīng)離散的電流或電壓，如此生成一組組對(duì)應(yīng)的光伏特性曲線電壓、電流值，進(jìn)而繪制光伏特性曲線。本發(fā)明提供的方法克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，大大降低了數(shù)據(jù)的冗余性，計(jì)算精度高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，能最大限度地還原光伏特性曲線。
文檔編號(hào)G01R31/26GK103105575SQ201310033178
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者袁振, 孫培德, 陳悅 申請(qǐng)人:東華大學(xué)