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专利号: 2018103739530
申请人: 南京信息职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种光伏组件5参数模型的模型参数求解算法,其特征在于,包括:第一步,根据光伏组件的开路电压、短路电流、最大功率点处电压和最大功率点处电流,将光伏组件5参数模型分别转化为开路点方程、短路点方程、最大功率点方程以及最大功率点斜率方程;

具体为:

1.1、光伏组件5参数模型等效电路,其中Iph为光生电流,Id为二极管分流,Uth为热电压, Ish为并联电阻分流, 根据电流‑电压规律,得到光伏组件输出电压U和输出电流I之间的关系表达式,即光伏组件5参数模型的解析式,见下式:

其中,k为波兹曼常数,T为开尔文温度,I0为二极管反向饱和电流,n为二极管理想因子,Rs为串联电阻,Rsh为并联电阻;

1.2、组件开路时,输出电流I=0,输出电压U=Uoc,代入式(1‑1),得到开路点方程,见下式:

其中,Uoc为开路电压,查阅光伏组件数据手册获得;

1.3、组件短路时,输出电流I=Isc,输出电压U=0,代入式(1‑1),得到短路点方程,见下式:

其中,Isc为短路电流,查阅光伏组件数据手册获得;

1.4、组件功率达到最大时,输出电流I=Im,输出电压U=Um,代入式(1‑1),得到最大功率点方程,见下式:

其中,Im为最大功率点处输出电流,Um为最大功率点处输出电压,查阅光伏组件数据手册获得;

1.5、组件功率达到最大时,输出功率对输出电压导数等于0,得到最大功率点斜率方程,见下式:

第二步,利用开路电压温度系数、短路电流温度系数与光伏组件材料特性值,以及二极管反向饱和电流微观计算定理,变换开路点方程与短路点方程相对开尔文温度的微分形式,获得第五个基础方程;

第二步获得第五个基础方程的具体步骤包括:

2.1、将开路点方程和短路点方程经过变换后整理得到下式:将式(2‑1‑2)对开尔文温度T求微分,得到下式:

2.2、二极管反向饱和电流I0表示为:将式(1‑2)对开尔文温度T求微分,得到下式:

2.3、将式(1‑2‑1)、 和 代入式(2‑1‑2‑1)中,得到第五基础方程,见下式:

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其中,Eg为半导体材料的带隙Eg=1.124eV≈1.8×10 J, 为短路电流温度系数, 为开路电压温度系数;

第三步,利用等式变换将开路点方程、短路点方程、最大功率点方程、最大功率点斜率方程以及第五个基础方程变换成三个目标方程;

具体为:

3.1、将式(2‑1)整理得到下式:将式(2‑1‑1)代入式(2‑2)中,得到下式:再将式(2‑1‑1)和式(2‑2‑1)代入式(2‑3)中,再转变为第一目标方程,见下式:

3.2、结合式(1‑1),将式(2‑4)整理得到下式:将式(2‑2‑1)代入式(2‑4‑1)中,再转变为第二目标方程,见下式:

3.3、将式(2‑2‑1)代入式(2‑1‑2‑2)中,再转变为第三目标方程,见下式:第四步,采用迭代法求解第三步得到的三个目标方程,得到光伏组件5参数模型中的参数;

采用迭代法求解步骤2得到的三个目标方程式(3‑1)、式(3‑2)和式(3‑3),同时使f1、f2和f3接近为0,得到光伏组件5参数模型中的3个参数,分别为二极管理想因子n,串联电阻Rs和并联电阻Rsh,再根据式(2‑2‑1)得到二极管反向饱和电流I0,最后根据式(2‑1‑1)得到光生电流Iph。