[发明专利]一种光伏电池组件输出特性动态测量方法

说明书

本发明涉及一种光伏电池组件输出特性动态测量方法，用以获取固定安装有太阳能电池板的载体在运动情况下光伏电池的输出电压或电流值，包括以下步骤：1)分别对地理坐标系和载体坐标系定标；2)实时采集加速度、角速度和倾角数据；3)进行加速度和角速度数据从载体坐标系到地理坐标系的转换；4)基于卡尔曼滤波融合算法对加速度、角速度和倾角数据进行融合，得到更精确的载体运动姿态角数据；5)根据载体运动姿态角数据获取太阳能电池板接收到的光照强度，并结合光伏电池数学模型及环境与模型参数之间的关系动态获取光伏电池输出特性。与现有技术相比，本发明具有考虑载体动态环境、精确估计等优点。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，尤其是涉及一种在载体运动情况下光伏电池组件输出特性动态测量方法。

背景技术

太阳能作为目前世界上最具发展潜力的清洁能源之一，受到全世界的青睐。光伏电池广泛应用于各种场合，如航天、无人机、船舶、轨道车辆等运动载体。然而近几年国内外对光伏电池输出特性的研究多是基于光伏组件在静止状态下的，通过改变外界的环境条件来研究光伏电池的静态输出特性，为了最大限度的提高光伏组件转换效率实现高功率发电，必须考虑在载体运动状态下的情况。

从测量方法上来看，目前对运动情况下光伏组件输出特性的测量方法研究较少，在复杂的机械振动作用下，采用传统的直接测量方法很难获取光伏组件的输出特性，且依赖单一传感器测量的方法易受低频累计误差的影响，致使测量精度较低。如何在光伏组件受到多频非线性振动的情况下，准确测量出光伏组件的动态输出特性，已经成为光伏电池特性分析优先考虑的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种光伏电池组件输出特性动态测量方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种光伏电池组件输出特性动态测量方法，用以准确获取固定安装有太阳能电池板的载体在运动情况下光伏电池的输出电压或电流值，包括以下步骤：

1)分别对地理坐标系和载体坐标系定标；

2)实时采集加速度、角速度和倾角数据；

3)进行加速度和角速度数据从载体坐标系到地理坐标系的转换；

4)在统一地理坐标系下，基于卡尔曼滤波融合算法对加速度、角速度和倾角数据进行融合，得到更精确的载体运动姿态角数据，即太阳能电池板的运动姿态角数据；

5)根据载体运动姿态角数据获取太阳能电池板接收到的光照强度，并结合光伏电池数学模型及环境与模型参数之间的关系动态获取光伏电池输出特性。

所述的步骤1)具体包括以下步骤：

11)建立地理坐标系，使其原点位于载体质心处，Z_t轴从原点沿当地地理垂线指向天空，X_t轴在垂直于Z_t轴的平面内，且沿当地子午线指向北极方向，Y_t轴沿着当地纬线总是指向东方；

12)建立载体坐标系，其原点与地理坐标系原点相同，均为载体质心，X_b轴方向为沿载体纵轴向前，Y_b轴方向为沿载体横轴向右，Z_b轴正交于X_b和Y_b轴。

所述的步骤2)中，通过安装在运动载体上的惯性测量单元实时采集在载体坐标系下的三轴加速度数据、三轴角速度数据和倾角数据，所述的惯性测量单元包括加速度计、陀螺仪和倾角仪。

所述的步骤3)具体包括以下步骤：

31)基于惯性信息与欧式空间旋转理论，获取旋转矩阵