[发明专利]一种光伏系统故障建模仿真方法

权利要求书

1.一种光伏系统故障建模仿真方法，其特征在于，用于仿真光伏系统中局部阴影遮挡，旁路二极管短路，旁路二极管开路，线缆老化以及伴随阴影遮挡的旁路二极管短路，伴随阴影遮挡的旁路二极管开路，伴随阴影遮挡的线缆老化的并发故障，包括：

配置光伏系统故障参数，包括光伏系统辐照度矩阵，温度矩阵，旁路二极管状态配置向量，光伏系统线缆老化电阻R_c以及阴影遮挡情况下光伏子串电池片遮挡参数；

根据光伏子串电池片遮挡参数，计算故障下的光伏系统辐照度矩阵；

统计故障后光伏系统中所有电池片中不同辐照度-温度对的个数N_E，并将所有电池片中不同的辐照度-温度对保存在矩阵E中；

计算矩阵E中不同辐照度-温度对下考虑雪崩击穿的单二极管模型中未知的五个参数；

根据光伏子串旁路二极管状态以及不同辐照度-温度对下的五个参数，基于具有IV特性曲线扫描功能的光伏逆变器的扫描原理，模拟电流扫描过程，计算对应扫描电流下的考虑雪崩击穿和线缆老化的光伏系统电压，进而得到不同故障下的IV特性曲线。

2.根据权利要求1所述的一种光伏系统故障建模仿真方法，其特征在于，所述根据光伏子串电池片遮挡参数，计算故障下的光伏系统辐照度矩阵，包括：

对具有阴影遮挡的电池片辐照度为：G_s＝G×z，

对于无阴影遮挡的电池片辐照度为：G_s＝G，

其中，G表示电池片表面辐照度，z表示阴影遮挡块透光率。

3.根据权利要求1所述的一种光伏系统故障建模仿真方法，其特征在于，所述计算矩阵E中不同辐照度-温度对下考虑雪崩击穿的单二极管模型中未知的五个参数，包括：

根据组件铭牌参数，计算单块电池片的铭牌参数：

V_oc,ref＝V_{oc_stc}/(N_cell*N_sd)，

V_mpp,ref＝V_{mpp_stc}/(N_cell*N_sd)，

P_mpp,ref＝P_{mpp_stc}/(N_cell*N_sd)，

I_sc,ref＝I_sc,stc，

I_mpp,ref＝I_{mpp_stc}，

其中，V_oc,ref，V_mpp,ref，P_mpp,ref，I_sc,ref，I_mpp,ref分别为单块电池片铭牌参数的开路电压，最大功率点电压，最大功率点功率，短路电流和最大功率点电流；V_{oc_stc}，V_{mpp_stc}，P_{mpp_stc}，I_sc,stc，I_{mpp_stc}分别为单块组件铭牌参数的开路电压，最大功率点电压，最大功率点功率，短路电流和最大功率点电流；N_sd为单块组件的子串数；N_cell为单个子串的电池片数；

根据单块电池片的铭牌参数，计算单块电池片STC下的五参数：

I_ph,ref≈I_sc,ref，

其中，I_ph,ref为单块电池片STC下的光生电流，I_0,ref为单块电池片STC下的二极管饱和电流，V_t,ref为单块电池片STC下的二极管热电压，R_p,ref为单块电池片STC下的等效串联电阻，R_s,ref为单块电池片STC下的等效并联电阻，β为光伏组件STC下开路电压温度系数，α为光伏组件STC下短路电流温度系数，T_ref为光伏组件STC下背板温度，q为电子常数，E_g为禁带宽度，K为玻尔兹曼常数；

将求解的单块电池片STC下的五参数转换至任意辐照度-温度对下的五参数：

R_s＝R_s,ref，

其中，I_ph为任意辐照度-温度对下的光生电流，I₀为任意辐照度-温度对下的二极管饱和电流，R_s为任意辐照度-温度对下的等效并联电阻，R_p为任意辐照度-温度对下的等效串联电阻，V_t为任意辐照度-温度对下的二极管热电压，G_ref为电池片STC下辐照度，G_s为故障下的电池片辐照度，T_ref为光伏组件STC下背板温度，T为光伏组件背板温度。