[发明专利]一种简化的光伏组件双二极管模型建模及参数提取方法

权利要求书

1.一种简化的光伏组件双二极管模型建模及参数提取方法，其特征在于，包括以下步骤；

1)由太阳能电池片的双二极管等效电路的输出特性方程建立光伏组件的双二极管模型，所述太阳能电池片的双二极管等效电路的输出特性方程为：

其中：V_cell、I_cell为太阳能电池片的输出电压和电流；I_{ph_cell}为太阳能电池片的光生电流；I_{01_cell}、I_{02_cell}为太阳能电池片双二极管等效电路中两个二极管的反向饱和电流；n_{1_cell}、n_{2_cell}表示两个二极管的理想因子；R_{s_cell}、R_{sh_cell}分别表示太阳能电池片的等效串联电阻和等效并联电阻；q为电子电荷，K为玻尔兹曼常数，T为电池片温度；

2)由太阳能电池片双二极管等效电路输出特性方程导出光伏组件双二极管等效电路方程：

其中V表示光伏组件的输出电压，I表示光伏组件的输出电流，N_s表示光伏组件中串联电池片的个数，N_p表示光伏组件中并联电池片的个数；I_ph表示光伏组件光生电流，I₀₁、I₀₂为光伏组件二极管反向饱和电流，n₁、n₂为光伏组件二极管理想因子，R_s为光伏组件的等效串联电阻，R_sh为等效并联电阻；

3)定义模型参数k₁、k₂分别为：

假设模型参数n₁＝n₂，将光伏组件双二极管模型中的七参数I_ph、I₀₁、I₀₂、n₁、n₂、R_s、R_sh简化为四参数k₁、k₂、R_s、R_sh，得到简化的光伏组件双二极管模型方程：

I_SC为短路电流，V_OC为开路电压；

4)根据厂家提供的光伏组件铭牌电气参数求解简化的光伏组件双二极管模型参数，获得标准测试条件下光伏组件的输出特性曲线；

5)根据环境参数获得任意环境下光伏组件的输出特性曲线。

2.根据权利要求1所述的一种简化的光伏组件双二极管模型建模及参数提取方法，其特征在于，所述步骤4)中，通过厂家提供的铭牌参数获得简化模型参数，包括如下具体步骤：

a)由光伏组件铭牌参数中最大功率点电压V_mpp,ref与最大功率点电流I_mpp,ref，代入简化的光伏组件双二极管模型方程可得：

参数k_1ref与k_2ref为标准测试条件下k₁与k₂参数值，V_OC,ref为标准测试条件下最大功率点的开路电压；I_SC,ref为标准测试条件下最大功率点的短路电流；

b)对光伏组件双二极管模型方程两边求导可得：

此方程在最大功率点处电流对电压的导数为：

c)在短路电流点处，电流对电压的导数可近似表示为：

d)由光伏电池片模型原理有下式成立：

I₀₁＝I₀₂×10^J (9)

即：

k_2ref＝k_1ref×10^J (10)

其中J取-4～-7；

e)联立以上(7)-(10)四式即求出参数k₁、k₂、R_s、R_sh。

3.根据权利要求1所述的一种简化的光伏组件双二极管模型建模及参数提取方法，其特征在于，所述步骤5)中，获得任意环境下光伏组件的输出特性曲线，包括如下步骤：

光伏组件在任意环境下的短路电流I_SC和开路电压V_OC由下式推出：

其中V_OC,ref和V_OC分别光伏组件在标准测试条件和任意环境条件下的开路电压；α为光伏组件短路电流温度系数，β为光伏组件开路电压温度系数，a为开路电压的辐照度修正系数，S为任意条件下光伏组件共面辐照度，S_ref为标准测试条件下光伏组件共面辐照度1000W/m²，T为光伏组件在任意条件下工作温度，T_ref为标准测试条件下下光伏组件工作温度25℃，由基于模型参数k₁与k₂的定义可知：

当光伏组件工作于不同环境时，参数k₁与k₂仅与当前环境温度T和当前环境下组件开路电压V_OC有关，因此可导出：

根据上式(13)即可由标准测试条件下模型参数k_1ref、k_2ref推算出任意工况下模型参数k₁、k₂，此模型中假设参数R_s、R_sh不随环境参数发生变化。