[发明专利]一种光伏特性曲线生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏特性曲线生成方法，属于光伏发电技术领域。

背景技术

目前，随着光伏发电系统研究的深入与发展，对光伏阵列电池的要求也越来越高。光伏阵列电池在不同的日照和环境温度下的工作特性具有很大差异，即其输出功率随日照强度、环境温度等参数呈现明显的非线性特性。为了解决实验中光伏阵列受自然条件约束的问题，提出了光伏阵列模拟器的概念。而在光伏阵列模拟器中，如何生成特定的光伏特性曲线又是一个研究热点。

光伏特性曲线的数学表达式是一个非线性指数形式，不便于嵌入式微控制器运算控制。以开路电压40V，短路电流20A，最大功率点30V、15A的光伏电池为例，其光伏特性曲线如图1所示，可分为三段：恒流区、非线性区和近似恒压区。目前，用于生成光伏特性曲线的算法主要有查表法、分段拟合法和实时数值计算法。

查表法所用的表格数据是在普通电脑上，根据光伏特性曲线电压或者电流均匀的离散化，将此离散化的数据代入到光伏特性曲线中，计算出电流或者电压，再将计算出来的电压、电流值通过模数转换得到的数据绘制成表格，存储到控制器中，用于查询控制。该方法计算精度高，同时能较方便地模拟光伏电池在不同环境条件下的特性。但这样绘制的表格数据会占用大量的存储空间，且数据有很大的冗余性，同时还存在重要信息丢失现象。图1所示是通过均匀离散化电压为64个点得到的，在恒流区，数据占很大的比重，而在工程应用中电流数据换算成模数转换的数据后(即AD转换后)，会有很多的重复数据，也就是有很多冗余数据。而在非线性区和近似恒压区，因为电压增大、电流迅速减小，若按传统的电压均分离散化，单位电压间隔中电流下降大，得到的电流信息有一定程度的丢失；若按均匀离散化电流，效果也类似。该方法得到的光伏特性曲线，其还原得到的数据与连续的曲线相比，部分曲线间间断大。

分段拟合法是将光伏特性曲线根据需要分成特定的几段，用数值逼近的方法进行曲线拟合，生成多项式拟合曲线。可以根据所需的精度来给曲线分段以及确定多项式的次数。曲线分段越多，多项式次数越高，精度也越高，但运算时间也会越久。该方法用于系统存储能力不高，可以发挥数字控制器的实时运算能力，但精度不太高的场合。

实时数值计算法是直接利用光伏特性曲线数学公式进行数值计算。该方法计算精度高，但是对嵌入式数字控制器计算能力要求较高，否则不能保证控制系统的实时性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能大大降低数据的冗余性、计算精度高且实时性强的光伏特性曲线生成方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种光伏特性曲线生成方法，其特征在于：该方法由以下3个步骤组成：

步骤1：确定一条已知的光伏特性曲线的工程数学模型公式；

步骤2：计算给定光伏特性曲线的长度；

步骤3：根据曲线长度将曲线均匀地分为若干小段，这些小段对应的端点则是离散的点，通过这些离散的点对应的电压、电流值绘制光伏特性曲线。

优选地，所述步骤1中光伏特性曲线的工程数学模型公式如下：

IL=Isc[1-C1(eVL/(C2Voc)-1)]]]>