专利名称：一种光伏特性曲线生成方法
技术领域：
本发明涉及一种光伏特性曲线生成方法，属于光伏发电技术领域。
背景技术：
目前，随着光伏发电系统研究的深入与发展，对光伏阵列电池的要求也越来越高。光伏阵列电池在不同的日照和环境温度下的工作特性具有很大差异，即其输出功率随日照强度、环境温度等参数呈现明显的非线性特性。为了解决实验中光伏阵列受自然条件约束的问题，提出了光伏阵列模拟器的概念。而在光伏阵列模拟器中，如何生成特定的光伏特性曲线又是一个研究热点。光伏特性曲线的数学表达式是一个非线性指数形式，不便于嵌入式微控制器运算控制。以开路电压40V，短路电流20A，最大功率点30V、15A的光伏电池为例，其光伏特性曲线如
图1所示，可分为三段:恒流区、非线性区和近似恒压区。目前，用于生成光伏特性曲线的算法主要有查表法、分段拟合法和实时数值计算法。查表法所用的表格数据是在普通电脑上，根据光伏特性曲线电压或者电流均匀的离散化，将此离散化的数据代入到光伏特性曲线中，计算出电流或者电压，再将计算出来的电压、电流值通过模数转换得到的数据绘制成表格，存储到控制器中，用于查询控制。该方法计算精度高，同时能较方便地模拟光伏电池在不同环境条件下的特性。但这样绘制的表格数据会占用大量的存储空间，且数据有很大的冗余性，同时还存在重要信息丢失现象。图1所示是通过均匀离散化电压为64个点得到的，在恒流区，数据占很大的比重，而在工程应用中电流数据换算成模数转换的数据后(即AD转换后)，会有很多的重复数据，也就是有很多冗余数据。而在非线性区和近似恒压区，因为电压增大、电流迅速减小，若按传统的电压均分离散化，单位电压间隔中电流下降大，得到的电流信息有一定程度的丢失；若按均匀离散化电流，效果也类似。该方法得到的光伏特性曲线，其还原得到的数据与连续的曲线相t匕，部分曲线间间断大。分段拟合法是将光伏特性曲线根据需要分成特定的几段，用数值逼近的方法进行曲线拟合，生成多项式拟合曲线。可以根据所需的精度来给曲线分段以及确定多项式的次数。曲线分段越多，多项式次数越高，精度也越高，但运算时间也会越久。该方法用于系统存储能力不高，可以发挥数字控制器的实时运算能力，但精度不太高的场合。实时数值计算法是直接利用光伏特性曲线数学公式进行数值计算。该方法计算精度高，但是对嵌入式数字控制器计算能力要求较高，否则不能保证控制系统的实时性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能大大降低数据的冗余性、计算精度高且实时性强的光伏特性曲线生成方法。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种光伏特性曲线生成方法，其特征在于:该方法由以下3个步骤组成:
步骤1:确定一条已知的光伏特性曲线的工程数学模型公式；步骤2:计算给定光伏特性曲线的长度；步骤3:根据曲线长度将曲线均匀地分为若干小段，这些小段对应的端点则是离散的点，通过这些离散的点对应的电压、电流值绘制光伏特性曲线。优选地，所述步骤I中光伏特性曲线的工程数学模型公式如下:
权利要求
1.一种光伏特性曲线生成方法，其特征在于:该方法由以下3个步骤组成: 步骤1:确定一条已知的光伏特性曲线的工程数学模型公式； 步骤2:计算给定光伏特性曲线的长度； 步骤3:根据曲线长度将曲线均匀地分为若干小段，这些小段对应的端点则是离散的点，通过这些离散的点对应的电压、电流值绘制光伏特性曲线。
2.如权利要求1所述的一种光伏特性曲线生成方法，其特征在于:所述步骤I中，光伏特性曲线的工程数学模型公式如下:
3.如权利要求2所述的一种光伏特性曲线生成方法，其特征在于:所述步骤2中，给定光伏特性曲线的长度采用积分法计算:
4.如权利要求3所述的一种光伏特性曲线生成方法，其特征在于:所述步骤3中，设曲线均匀地分为n小段，则每一小段的长度m为L/n，根据长度积分公式:
全文摘要
本发明提供了一种光伏特性曲线生成方法，首先计算出一条需要生成的光伏特性曲线的曲线长度，根据曲线长度平均法离散化电压或者电流，再由离散化的电压或电流代入光伏特性曲线公式计算出其对应离散的电流或电压，如此生成一组组对应的光伏特性曲线电压、电流值，进而绘制光伏特性曲线。本发明提供的方法克服了现有技术的不足，大大降低了数据的冗余性，计算精度高，实时性强，能最大限度地还原光伏特性曲线。
文档编号G01R31/26GK103105575SQ201310033178
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日
发明者袁振, 孙培德, 陈悦 申请人:东华大学