[发明专利]提高短时阴影下光伏模组抗失配能力的超级电容补偿方法

权利要求书

1.提高短时阴影下光伏模组抗失配能力的超级电容补偿方法，其特征在于：对实际工作的光伏发电系统，将串联的光伏电池单元分为若干电池模组，对每一个电池模组并联一个超级电容形成一个带失配补偿电路的电池模组；记电池模组的最佳电压工作区间为U∈(U_L,U_G)，在阴影条件G下电池模组维持在最佳电压工作区间U∈(U_L,U_G)内的持续时间为维持时间T，在维持时间T内的超级电容容量为补偿容量C。

2.根据权利要求1所述的提高短时阴影下光伏模组抗失配能力的超级电容补偿方法，其特征在于：所述最佳电压工作区间U∈(U_L,U_G)为U∈(0.8U_oc,0.84U_oc)，其中U_oc为电池模组的开路电压。

3.根据权利要求1所述的提高短时阴影下光伏模组抗失配能力的超级电容补偿方法，其特征在于：在给定阴影条件G和补偿电容C的情况下，第i个电池模组的维持时间T通过下述方法确定：

（a1）对带失配补偿电路的电池模组进行失配补偿数学模型的建模，包括相并联的电容支路和光伏电池支路，根据电容伏安特性，电容支路有：

ICi=CdUCidtICi·Rm+UCi=Ui---(1)]]>

其中，I_Ci为电容支路的放电电流；U_Ci为并联电容两端电压；R_m为电容支路的放电电阻；t为电容放电时间；U_i为电容支路两端的电压，也等于光伏电池支路两端的电压；

光伏电池支路有：

Ii=IPH-I0(eq(Ui+Ii·Ns·Rs)n·k·Ns·T-1)---(2)]]>

其中，I_i为光伏电池支路的电流；N_s为光伏电池支路中所包含的光伏电池单元的个数；R_s为光伏电池支路中光伏电池单元的串联电阻；I₀为温度复杂系数；I_PH为光生电流，取I_PH等于光伏电池支路的短路电流I_SC，G为太阳辐照强度，STC表示标准测试条件下的数据；

整个电池模组有：

I=I_i+I_Ci    （3）

式（1）（2）（3）联立得到电池模组的失配补偿数学模型为一组微分方程组；

（a2）在给定阴影条件G下，将补偿电容C带入电池模组的失配补偿数学模型中，在5s的时间区间内利用龙格库塔法对微分方程组进行求解，得到5s内各个时间点的电压数组U和电流数组I，并将时间点存储在时间点数组t内；

（a3）将电压数组U中的每一个元素都减去最佳电压工作区间的下限U_L并取绝对值，存储在数组U_temp内；

（a4）在数组U_temp中寻找最小的元素，记该元素的编号为m；

（a5）在时间点数组t中寻找对应编号为m的元素，该元素的值t₀即为给定阴影条件G下、对应补偿电容C的维持时间T，即T=t₀。

4.根据权利要求1所述的提高短时阴影下光伏模组抗失配能力的超级电容补偿方法，其特征在于：阴影条件G、补偿电容C和维持时间T的匹配关系，通过在设定的补偿电容C区间内连续取点、求取各点的维持时间T，以及在设定的阴影条件G区间内连续取点、求取各点的维持时间T的方法确定，具体包括如下步骤：

（b1）取两个相串联的电池模组，分别给两个电池模组施加标准光照条件，确定工作电压和工作电流，使两个电池模组均工作于光伏电池支路最大功率点处；

（b2）确定两个电池模组的最佳电压工作区间U∈(U_L,U_G)；

（b3）给定两个电池模组的补偿电容C，将一个电池模组的光照条件下降至给定阴影条件G并持续一定时间，利用龙格库塔法对该电池模组的失配补偿数学模型进行求解，确定达到该电池模组最佳电压工作区间U∈(U_L,U_G)下限U_L的时间，该时间即为维持时间T；

（b4）改变给定阴影条件G，保持补偿电容C不变，重复步骤（b3）确定维持时间T，直至取足阴影条件区间内的点；

（b5）保持给定阴影条件G不变，改变补偿电容C，重复步骤（b3）确定维持时间T，直至取足补偿电容区间内的点；

（b6）根据步骤（b3）、（b4）和（b5）的求解结果，得到阴影条件G、补偿电容C和维持时间T的匹配关系。