[发明专利]一种光伏阵列故障状态的快速建模方法

摘要

本发明公开了一种光伏阵列故障状态的快速建模方法，能够同时且快速地仿真出局部阴影遮挡、旁路二极管短路以及阵列老化等多种故障状态下的I‑V特性曲线；本发明的建模方法针对由多个光伏组件串联而成的单串阵列，通过模拟电流扫描的原理，计算每个恒定电流下各电池片的输出电压，从而通过对电池片电压的叠加得到子串I‑V特性曲线，并对子串电压进行叠加，得到阵列I‑V特性曲线。本发明的有益效果是：本发明的建模方法通过统计模型输入情况减少调用Lambert W显式函数的次数，从而大大提升整个模型的计算效率，适用于光伏阵列在线故障检测与诊断、阵列性能评估等领域，精度高，运算快，移植能力强，具有较强的工程应用能力。

主权项

1.一种光伏阵列故障状态的快速建模方法，其特征在于：设目标阵列为m个光伏组件串联而成的串，每个组件由N_d个子串串联而成，每个子串又由N_s个电池片串联而成，则阵列子串个数n＝N_d×m；模型的输入为阵列电池片辐照度矩阵G，元素G_i,j代表第i个子串中第j个电池片的辐照度，为n×N_s维实数集，阵列电池片温度矩阵T，元素T_i,j代表第i个子串中第j个电池片的温度，二极管短路配置向量D_f，元素代表第i个子串被短路，否则为正常，为n维实数集,阵列等效老化电阻R_c；输出为阵列I‑V特性曲线，及阵列电压序列V_a，以及电流序列I_a；所述建模方法包括以下步骤：步骤一、配置阵列各电池片环境参数，即配置G和T，配置二极管故障，即配置D_f，以及配置阵列等效老化阻值，即配置R_c，从而建立模型的输入；步骤二、统计所有电池片中n_e种不同的环境参数，即n_e种不同的[G_i,j,T_i,j]向量；步骤三、统计每个子串上n_e种不同的环境参数所包含的电池片数量，得到矩阵E，元素E_i,j代表第i个子串中第j类环境参数下电池片个数，为n×n_e维自然数集合，并统计E中n_es种不同行向量，从而获得n_es组不同环境配置的子串，以及每一组中相同环境配置子串的个数，从而得到矩阵N_g，元素N_gi表示第i组中相同配置的子串的个数，为1×n_es维自然数集合；步骤四、计算每一组对应子串的I‑V特性曲线，将每一组对应的子串电压乘以该组子串个数，并去除该组中被短路子串的电压，从而获得无老化故障下的阵列IV特性曲线，及电压序列V_a，以及电流序列I_a；步骤五、对I‑V曲线进行如下操作：曲线所对应的电流序列不变，电压序列去除等效老化电阻R_c带来的压降，即I_a不变，V_a＝V_a‑I_a×R_c，简称对I‑V曲线的老化变换。