[发明专利]一种优化求解光伏组件输出模型的迭代计算方法

摘要

本发明公开了一种优化求解光伏组件输出模型的迭代计算方法，利用光伏组件铭牌参数和直接测量得到的参数计算得到四参数模型的四参数值，然后利用迭代的方法求取五参数模型五参数值的精确解，进而得到实时条件下的五参数值，最后采用遍历的方法求得实时条件下光伏组件的输出特性。本发明由四参数模型迭代求解五参数模型，化繁为简，且计算精度高。

主权项

一种优化求解光伏组件输出模型的迭代计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立光伏组件输出特性模型，得到光伏组件电流特性方程；建立过程为：在恒定的辐照强度下，将光伏组件等效为单二极管模型，得到光伏组件的电流特性方程如下：I=IPH-ID-ISH=IPH-IO{exp[(U+IRS)a-1]}-(U+IRS)RSH---(1)]]>其中，IPH为光生电流，ID为二极管通过电流，ISH为流过并联电阻电流，IO为二极管反向饱和电流，RS为串联电阻，RSH为并联电阻，a为曲线拟合因子，I为光伏组件输出电流，U为光伏组件输出电压；2)求取参考条件下光伏组件四参数模型的四个参数值；具体过程为：2‑1)假设单二极管模型中并联电阻无穷大，则式(1)简化为：I=IPH-ID=IPH-IO{exp[(U+IRS)a-1]}---(2)]]>式(2)即为四参数模型的电流方程；2‑2)根据式(2)，得到参考条件下四参数模型的四个参数的计算公式如下：IPH,STC4＝ISC,STC   (3)aSTC4=(2×UMP,STC-UOC,STC)(ISC,STC(ISC,STC-IMP,STC)+log(1-IMP,STCISC,STC))---(4)]]>RS,STC4=(aSTC4×log(1-IMP,STC/ISC,STC)-UMP,STC+UOC,STC)IMP,STC---(5)]]>IO,STC4=IPH,STC4×exp(-UOC,STCaSTC4)---(6)]]>其中，ISC,STC为参考条件下短路电流，UMP,STC为参考条件下最大功率点电压，UOC,STC为参考条件下开路电压，IMP,STC为参考条件下最大功率点电流，IPH,STC4为参考条件下光生电流，aSTC4为参考条件下曲线拟合因子，RS,STC4为参考条件下串联电阻，IO,STC4为参考条件下二极管反向饱和电流；3)利用四参数模型的四个参数值求解并联电阻的模糊解；并联电阻的模糊解RSH,STC4的表达式为：RSH,STC4=UMP,STC+IMP,STCRS,STC4IPH,STC4-IMP,STC-IO,STC4{exp[UMP,STC+IMP,STCRS,STC4aSTC4]-1}---(7);]]>4)定义逼近判定值；所述逼近判定值Δ的表达式为：Δ=IPH-IO{exp[(U+IRS)a-1]}-(U+IRS)RSH-I---(8);]]>5)求解参考条件下光伏组件五参数模型的五个参数值的精确解；方法为：5‑1)将所述步骤2)求得的参考条件下四参数模型的四参数IPH,STC4，aSTC4，RS,STC4，IO,STC4作为式(8)的IPH，a，RS，IO带入式(8)，将所述步骤3)求得的并联电阻模糊解RSH,STC4作为式(8)中的RSH带入式(8)，将光伏组件参考条件下最大功率点电压UMP,STC和参考条件下最大功率点电流IMP,STC作为式(8)的U和I带入式(8)，计算得到逼近判定值Δ，如果逼近判定值Δ小于等于最小逼近误差，则迭代结束，参数值IPH,STC4，aSTC4，RS,STC4，IO,STC4和RSH,STC4即为参考条件下五参数模型的五个参数值的精确解；如果逼近判定值Δ大于最小逼近误差，则转入步骤5‑2)；所述最小逼近误差为10‑6；5‑2)得到参考条件下光伏组件五参数模型的五个参数的表达式如下：IPH,STC=ISC,STC(1+RS,STCRSH,STC)---(9)]]>aSTC=μU,OCTC,STC-UOC,STC+1.12×NSμI,SCTC,STCIPH,STC-3---(10)]]>IO,STC=(IPH,STC-UOC,STC/RSH,STC)(UOC,STC/aSTC)-1---(11)]]>RS,STC=aSTCln(1-IMP,STC/IPH,STC)-UMP,STC+UOC,STCIMP,STC---(12)]]>RSH,STC=UMP,STC+IMP,STCRS,STCIPH,STC-IMP,STC-IO,STC{exp[UMP,STC+IMP,STCRS,STCaSTC]-1}---(13)]]>其中，μU,OC为开路电压温度因子，TC,STC为参考条件下光伏组件温度，NS为光伏组件串联电池片数，μI,SC为短路电流温度因子，IPH,STC为五参数模型中参考条件下光生电流，aSTC为五参数模型中参考条件下曲线拟合因子，IO,STC为五参数模型中参考条件下二极管反向饱和电流，RS,STC为五参数模型中参考条件下串联电阻，RSH,STC为五参数模型中参考条件下并联电阻；5‑3)将参考条件下四参数模型的RS,STC4和并联电阻模糊解RSH,STC4作为式(9)中的RS,STC和RSH,STC带入式(9)，计算得到参考条件下五参数模型的光生电流IPH,STC，再将求得的IPH,STC带入式(10)，计算得到参考条件下五参数模型的曲线拟合因子aSTC，再将求得的IPH,STC和aSTC带入式(12)，计算得到参考条件下五参数模型的串联电阻RS,STC，再将求得的IPH,STC，aSTC和RS,STC带入式(11)和式(13)，计算得到参考条件下五参数模型的二极管反向饱和电流IO,STC，并联电阻RSH,STC；5‑4)将最后一次求得的参考条件下五参数模型的五参数值IPH,STC，aSTC，RS,STC，IO,STC，RSH,STC作为式(8)的IPH，a，RS，IO，RSH带入式(8)，将将光伏组件参考条件下最大功率点电压UMP,STC和参考条件下最大功率点电流IMP,STC作为式(8)的U和I带入式(8)，计算得到逼近判定值Δ，如果逼近判定值Δ小于等于最小逼近误差，则迭代结束，最后一次求得的五参数值IPH,STC，aSTC，RS,STC，IO,STC，RSH,STC即为参考条件下五参数模型的五个参数值的精确解；如果逼近判定值Δ大于最小逼近误差，则转入步骤5‑5)；所述最小逼近误差为10‑6；5‑5)将最后一次求得的RS,STC和RSH,STC带入式(9)中，计算得到参考条件下五参数模型的光生电流IPH,STC，再根据式(10)——式(13)依次计算得到参考条件下五参数模型的参数值aSTC，RS,STC，IO,STC，RSH,STC；然后转入步骤5‑4)；6)根据五参数的精确解求取实时条件下光伏组件五参数模型的五个参数值；7)得到光伏组件电流和电压的输出特性。