[发明专利]一种太阳能无人机能源采集效率计算方法

权利要求书

1.一种太阳能无人机能源采集效率计算方法，其特征在于，步骤包括：建立太阳辐照模型，建立太阳能电池阵辐照模型，建立太阳能电池阵功率输出模型，计算每个发电阵对应的MPPT控制器理论输出功率，将遥测得到MPPT控制器实际输出功率数值与理论值比对，得到太阳能无人机能源采集效率。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能无人机能源采集效率计算方法，其特征在于，建立太阳辐照模型包括：

地面垂直辐照记录，用水平测量仪寻找水平面，水平面周围无遮挡物，辐照计测试探头与大地水平面垂直，监测并记录垂直辐照强度I_g；

太阳能电池组件敷设过程中增加温度传感器，地面遥测记录太阳能电池工作温度T_cell；

参考辐照模型，以当地纬度Lati、当地经度Longi、海拔h、天数N_d、时间t作为输入，输出太阳高度角H_a和方位角ψ，计算出惯性坐标系下太阳位置向量方向

由记录垂直辐照强度I_g和太阳高度角H_a，计算太阳位置向量大小I_s：

I_s＝I_g/sin(H_a)。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能无人机能源采集效率计算方法，其特征在于，辐照强度记录间隔时间为1～3秒。

4.根据权利要求2或3所述的一种太阳能无人机能源采集效率计算方法，其特征在于，建立太阳能电池阵辐照模型包括：

将机翼翼型选用的电池片进行分段折线化，各个电池片倾角为机翼上反角为θ_sf，则机体坐标系中，相同倾角的太阳能电池片串联成一个发电阵，发电阵单位法线向量可表示为：

通过坐标系变换，将机体坐标系中发电阵单位法向量转换成惯性坐标系下的单位法向量

J_eb为转换矩阵：

式中，θ_P为飞机的俯仰角，θ_Y为飞机的偏航角，θ_R为飞机的滚转角，进一步，求出无人机上太阳能电池片上太阳光的垂直入射量

5.根据权利要求4所述的一种太阳能无人机能源采集效率计算方法，其特征在于，建立太阳能电池阵功率输出模型包括，

根据太阳能电池工作温度，参考标况下转换效率η、温度系数c_cell、常温T₀，计算出该温度下太阳能电池转换效率η_cell：

η_cell＝η*(1-c_cell*(T_cell-T₀))

以太阳能电池电池片太阳光垂直入射量太阳能电池阵包含的电池片数量工作温度下转换效率η_cell、选型太阳能电池单体有效发电面积A_s作为输入，计算得到每个太阳能电池阵的理论输出功率Pⁱ_solar：

6.根据权利要求5所述的一种太阳能无人机能源采集效率计算方法，其特征在于，计算每个发电阵对应的MPPT控制器理论输出功率：

Pⁱ_MPPT＝Pⁱ_solar*η_line*η_shade*η_MPPT

其中，η_line为线缆损耗系数、η_shade为遮挡损耗系数、η_MPPT为MPPT控制器效率系数。