[发明专利]一种光伏电池输出特性的模拟方法

说明书

本发明提出了一种光伏电池输出特性的模拟方法，其步骤为：根据光伏电池的主要参数利用5段折线法将光伏电池的输出曲线分别为AB段、BC段、CD段、DE段和EF段5段折线模拟；选择A端点为输出曲线的短路电流点，F端点为输出曲线的开路电压点；CD段为最大功率点输出段、且经过最大功率点的坐标，确定CD段的折线方程；根据实际光伏输出特性，采用增量差值折半法确定B点、C点、D点和E点的坐标；根据各点坐标确定光伏电池的输出曲线。本发明模拟的光伏电池输出特性曲线在最大功率点处误差为零，在最大功率点处误差为零且不在折线分段处，增加折线的段数可减少其他位置的误差，并且模拟曲线不会出现多峰值现象。

技术领域

本发明涉及光伏发电的技术领域，尤其涉及一种光伏电池输出特性的模拟方法。

背景技术

随着国民经济的高速发展，对能源的需求也越来越大。传统能源的消耗给环境带来了诸多的污染，清洁能源的开发利用已是当务之急。光伏发电以其自身诸多的优点得到了广泛的关注与利用。在光伏发电设备的生产制造、新产品的开发、控制检测算法验证和教学等过程中，都需要不同光照和不同温度等光伏电池的输出特性。例如光伏逆变器的生产制造时，需要验证光伏逆变器在光伏电池不同的工况下能否稳定的工作，在光伏电池不同的工况下采用什么样的控制策略能使光伏发电系统高效的工作等等。这都需要光伏电池能随时提供不同工况下的输出。但是实际的光伏电池由于受自然条件的限制无法满足上述需要，这给生产、制造、研发和教学带来了诸多不便。目前，市场上已有光伏电池模拟器产品，其核心是一台可编程电源，利用DC/DC变换，通过控制其输出来模拟不同工作环境下光伏电池的输出特性曲线。

目前，光伏电池模拟器的输出特性曲线模拟主要有：光伏电池模型理论法、分段折线法和二次拟合法等。上述方法各有特点，光伏电池模型理论法误差最小但计算量最大，不利用实时程序控制；分段折线法计算和编程简单，实时性好，但误差价较大。二次拟合法能减小分段折线法带来的误差，若分段点设置不合适，就会造成输出曲线会出现多峰值现象，使最大功率跟踪陷入局部最优，给使用者带来不便。

发明内容

针对现有模拟方法误差较大、计算量大，输出曲线会出现多峰值现象的技术问题，本发明提出一种光伏电池输出特性的模拟方法，利用5段折线来模拟光伏电池的输出特性曲线，使模拟的输出特性曲线在最大功率点处误差为零、最大功率点不在折线端点处和模拟曲线不会出现多峰值现象。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种光伏电池输出特性的模拟方法，其步骤如下：

步骤一：获取光伏电池的主要参数：最大功率、开路电压、短路电流、最大功率点电流和最大功率点电压；

步骤二：根据光伏电池的主要参数利用5段折线法将光伏电池的输出曲线分别为AB段、BC段、CD段、DE段和EF段5段折线模拟；

步骤三：选择AB段的A端点为输出曲线的短路电流点，EF段的F端点为输出曲线的开路电压点；CD段为最大功率点输出段，且CD段经过最大功率点的坐标，确定CD段的折线方程；根据实际光伏输出特性，采用增量差值折半法来确定B点、C点、D点和E点的坐标；

步骤四：根据A端点、B点、C点、D点、E点和F端点的坐标确定光伏电池的输出曲线。

所述步骤一中最大功率为P_m，开路电压为U_OC，短路电流为I_SC，最大功率点电流为I_m和最大功率点电压为U_m，A端点的坐标为(0,I_sc)，F端点的坐标为(U_oc,0)，CD段经过最大功率点的坐标为(U_m,I_m)。