[发明专利]一种薄膜电池输出的I-V特性拟合方法

权利要求书

1.一种薄膜电池输出的I-V特性拟合方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据薄膜电池的型号查找其数据手册，得到薄膜电池的短路电流点、最大功率点和开路电压点；

S2、根据薄膜电池的短路电流点、最大功率点和开路电压点，建立直角坐标系，并计算薄膜电池的填充因子；

S3、找到直角坐标系中最大功率点左右两侧的第一条Bezier函数控制点和第二条Bezier函数控制点；

S4、根据两控制点与薄膜电池的最大功率点在直角坐标系的位置关系，分别构造左侧控制三角形和右侧控制三角形；

S5、根据薄膜电池的填充因子，通过填充因子与长度比的线性关系，得到第一条Bezier长度比和第二条Bezier长度比；

S6、根据第一条Bezier长度比和左侧控制三角形，基于相似三角形，计算得到第一条Bezier函数控制点的坐标；

S7、根据第二条Bezier长度比和右侧控制三角形，基于相似三角形，计算得到第二条Bezier函数控制点的坐标；

S8、根据第一条Bezier函数控制点的坐标和第二条Bezier函数控制点的坐标，基于Bezier函数绘制Bezier曲线，实现对薄膜电池输出的I-V特性的拟合；

所述步骤S2包括以下分步骤：

S21、建立以电压为横轴和以电流为纵轴的直角坐标系，设置直角坐标系的原点为，设置短路电流点在直角坐标系的位置为，设置最大功率点在直角坐标系的位置为，设置开路电压点在直角坐标系的位置为，其中，为短路电流值，为最大功率点对应的电压值，为最大功率点对应的电流值，为开路电压值；

S22、根据最大功率点对应的电压值、最大功率点对应的电流值、短路电流值和开路电压值，计算薄膜电池的填充因子：

其中，为薄膜电池的填充因子；

所述步骤S3包括以下分步骤：

S31、将短路电流点和开路电压点通过直线连接，得到线段；

S32、过最大功率点做与线段平行的直线，得到平行线；

S33、在平行线上，以最大功率点为分界点，找到分别位于最大功率点两侧的第一条Bezier函数控制点和第二条Bezier函数控制点；

所述步骤S4包括以下分步骤：

S41、在平行线内侧找一点，将点、第一条Bezier函数控制点和最大功率点之间采用直线连接，形成以点为直角点的直角三角形，即左侧控制三角形；

S42、在平行线内侧找一点，将点、最大功率点和第二条Bezier函数控制点之间采用直线连接，形成以点为直角点的直角三角形，即右侧控制三角形；

所述步骤S5中填充因子与长度比的线性关系的表达式为：

其中，为第一条Bezier长度比，表征为第一条Bezier函数控制点到薄膜电池的最大功率点的长度与线段的长度的比值，为第二条Bezier长度比，表征为第二条Bezier函数控制点到薄膜电池的最大功率点的长度与线段的长度的比值，为薄膜电池的填充因子，为第一比例系数，为第一偏置量，为第二比例系数，为第二偏置量；

所述第一比例系数、第一偏置量、第二比例系数和第二偏置量的获取过程为：

A1、根据不同类型的薄膜电池，绘制多条平行线；

A2、设置步长因子，在每条平行线寻找以最大功率点为分界点的多个控制点；

A3、计算每个控制点下的Bezier曲线；

A4、根据薄膜电池的数据手册，计算多条Bezier曲线的平均误差，基于最小二乘法得到同类型的薄膜电池中平均误差最小的Bezier曲线；

A5、根据同类型的薄膜电池中平均误差最小的Bezier曲线，得到同类型的薄膜电池的最优控制点；

A6、将每条平行线上左侧最优控制点到最大功率点的直线距离与短路电流点到开路电压点的直线距离的比值表征为；

A7、将每条平行线上右侧最优控制点到最大功率点的直线距离与短路电流点到开路电压点的直线距离的比值表征为；

A8、采用最小二乘法的拟合算法，得到、与填充因子的线性关系，即得到第一比例系数、第一偏置量、第二比例系数和第二偏置量；

步骤S6中第一条Bezier函数控制点的坐标的计算公式为：

其中，为第一条Bezier函数控制点的横坐标，为第一条Bezier函数控制点的纵坐标，为第一条Bezier长度比，为最大功率点对应的电压值，为最大功率点对应的电流值，为开路电压值，为短路电流值；

步骤S7中第二条Bezier函数控制点的坐标的计算公式为：

其中，为第二条Bezier函数控制点的横坐标，为第二条Bezier函数控制点的纵坐标，为第二条Bezier长度比，为最大功率点对应的电压值，为最大功率点对应的电流值，为开路电压值，为短路电流值；

所述步骤S8包括以下分步骤：

S81、采用第一条Bezier函数控制点的坐标，基于2阶Bezier函数，以短路电流点为起点，以最大功率点为终点，绘制第一条薄膜电池输出的I-V特性曲线；

S82、采用第二条Bezier函数控制点的坐标，基于2阶Bezier函数，以最大功率点为起点，以开路电压点为终点，绘制第二条薄膜电池输出的I-V特性曲线；

S83、将第一条薄膜电池输出的I-V特性曲线和第二条薄膜电池输出的I-V特性曲线拼接，得到薄膜电池输出的I-V特性曲线；

步骤S81中的第一条薄膜电池输出的I-V特性曲线的具体形式为：

所述步骤S82中的第二条薄膜电池输出的I-V特性曲线的具体形式为：

其中，为第一条薄膜电池输出的I-V特性曲线，为第二条薄膜电池输出的I-V特性曲线，为的第个控制点的坐标，为的第个控制点的坐标，为Bezier函数的阶数，，为第一条薄膜电池输出的I-V特性曲线的起点，即短路电流点，为第一条Bezier函数控制点，为第一条薄膜电池输出的I-V特性曲线的终点，即最大功率点，为第二条薄膜电池输出的I-V特性曲线的起点，即最大功率点，为第二条Bezier函数控制点，为第二条薄膜电池输出的I-V特性曲线的终点，即开路电压点，为函数调节因子，。

2.根据权利要求1所述的薄膜电池输出的I-V特性拟合方法，其特征在于，所述薄膜电池包括：A-Si光伏电池、HIT光伏电池、CIGS光伏电池和CdTe薄膜电池；

所述A-Si光伏电池的第一比例系数为0.5639、第一偏置量为0.5342、第二比例系数为0.3928、第二偏置量为0.4479；

所述HIT光伏电池的第一比例系数为、第一偏置量为、第二比例系数为、第二偏置量为；

所述CIGS光伏电池的第一比例系数为，第一偏置量为，第二比例系数为，第二偏置量为；

所述CdTe薄膜电池的第一比例系数为，第一偏置量为，第二比例系数为，第二偏置量为。