[发明专利]一种变化工况下光伏模块串联支路输出特性曲线建模方法

权利要求书

1.一种变化工况下光伏模块串联支路输出特性曲线建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、计算并测试串联支路上的光伏模块参数；

S2、基于各光伏模块参数，计算不同工况下各光伏模块的关键点数据；

S3、利用各光伏模块的关键点数据，基于Bezier函数确定不同工况下各光伏模块的Bezier输出特性曲线；

S4、基于各光伏模块的Bezier输出特性曲线，对相同工况的光伏模块进行分类，并确定对应的输出特性曲线；

S5、基于输出特性曲线，对各种相同工况的光伏模块的输出电流及电压进行区间划分；

S6、根据各种相同工况的光伏模块的输出电流及电压的区间划分结果，绘制变化工况下该串联支路的输出特性曲线；

所述步骤S1中的光伏模块参数包括各光伏模块工作时的实际辐照度G_b及实际结温T_b、各光伏模块标准工况下的最大功率点电压V_m、开路电压V_oc、最大功率点电流I_m、短路电流I_sc、各光伏模块二极管理想因子A和各光伏模块的热电压V_t；

其中，光伏模块二极管理想因子A为：

式中，V_m为标准工况下的最大功率点电压，V_oc为标准工况下的开路电压，I_m为标准工况下的最大功率点电流，I_sc为标准工况下的短路电流；

光伏模块的热电压V_t为：

式中，K为玻尔兹曼常数，q为电子电量；所述步骤S2中的关键点数据包括变化工况下光伏模块输出特性曲线的最大功率点电压V_mb、最大功率点电流I_mb、短路电流I_scb、开路电压V_ocb和实际辐照度和温度下各光伏模块的填充因子FF；

其中，变化工况下最大功率点电压V_mb为：

V_mb＝V_m-β*ΔT

式中，ΔT为标准工况下的温度与实际结温的差值，且ΔT＝T-T_b，T为标准工况下的温度，β为电压温度系数；

变化工况下最大功率点电流I_mb为：

I_mb＝I_m*G_b/G

式中，G为标准工况下的辐照度，G_b为实际工作时的光伏模块的辐照度测试值；

变化工况下短路电流I_scb为：

I_scb＝I_sc*G_b/G-αI_sc*ΔT

式中，α电流温度系数；

变化工况下开路电压V_ocb为：

V_ocb＝V_oc-β*ΔT+V_t*log(G_b/G)

填充因子FF为：

所述步骤S3中的Bezier输出特性曲线包括第一条Bezier输出特性曲线和第二条Bezier输出特性曲线；

所述步骤S3具体为：

S31、在平行于开路电压和短路电流连线的平行线且经过最大功率点的直线上，确定第一条2阶Bezier函数控制点位置的坐标(V_c,I_c)；

V_c＝V_mb-y₁V_ocb

I_c＝I_mb+y₁I_scb

式中，y₁为第一条2阶Bezier函数的长度比，且y₁＝-k₁FF+b₁，k₁为第一比例系数，b₁为第一偏置量；

S32、基于第一条2阶Bezier函数控制点位置的坐标(V_c,I_c)，计算第一条Bezier输出特性曲线；

S33、同理步骤S1，确定第二条2阶Bezier函数控制点位置的坐标(V_d,I_d)；

V_d＝y₂V_ocb+V_mb

I_d＝I_mb-y₂I_scb

式中，y₂为第一条2阶Bezier函数的长度比，且y₂＝-k₂FF+b₂，k₂为第二比例系数，b₂为第二偏置量；

S34、基于第二条2阶Bezier函数控制点位置的坐标(V_d,I_d)，计算第二条Bezier输出特性曲线；

所述步骤S4具体为：

S41、将第一条2阶Bezier输出特性曲线及第二条Bezier输出特性曲线的横坐标按从小到大的顺序排列，得到数列HD1；

S42、将第一条2阶Bezier输出特性曲线及第二条Bezier输出特性曲线的纵坐标按从大到小的顺序排列，得到数列ZD1；

S43、将数列HD1中的每个值乘以串联支路中相同工况的光伏模块的数量，得到数列M*HD1；

S44、以数列M*HD1中的值为横坐标，以数列ZD1中的值为纵坐标，绘制当前工况下光伏模块的输出特性曲线；

S45、重复步骤S42-S44，得到K种工况下的光伏模块对应的输出特性曲线；

其中，相同工况是短路电流、开路电压和最大功率点电压及电流均相等的工况。