太阳能光伏曲线自适应极限区段的方法与流程

1.本发明涉及光伏曲线领域，具体涉及一种太阳能光伏曲线自适应极限区段的方法。


背景技术：

2.目前，市场上的太阳能光伏模拟是由以实际量测的数据进而产生的iv曲线公式所绘制。其中公式中使用到的参数包含最大功率点电压、最大功率点电流、开路电压以及短路电流。而制造商的太阳能电池的目前最大功率点电压约在开路电压的70%~80%左右，而最大功率点电流则是落在短路电流90%左右。
3.由于太阳能光伏模拟在测量时是由真实数据所绘制而成的曲线公式，因此，在面对极端条件下，例如最大功率点电压在开路电压的占比高过80%，或是最大功率点电流在短路电流的占比低于90%的情况下，其仿真出来iv曲线会出现偏差甚至是完全超出合理范围。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种太阳能光伏曲线自适应极限区段的方法，相较于现有技术，本发明以单一曲线为基底，在最大功率点时衔接另一条曲线，且以基底曲线的多点与欲衔接的曲线中的多点所计算而出的渐进方程式慢慢调整成新曲线，又加入斜率的判断，使得衔接处不会突兀，且曲线与仿真数值皆在合理范围内。
5.本发明公开的太阳能光伏曲线自适应极限区段的方法，包括以下步骤：步骤1：根据太阳能光伏模拟实际量测的数据，以两条iv曲线进行仿真，先绘制曲线1，以绘制的曲线1为基底曲线进行判断，当最大功率点电压在开路电压的占比超过80%或最大功率点电流在短路电流的占比低于90%时，判断iv曲线中的电压是否大于最大功率点电压，当iv曲线中的电压大于最大功率点电压时，绘制曲线2；步骤2：从最大功率点开始，将曲线1衔接曲线2，从衔接处开始画点，取曲线1上衔接处附近的多个点与曲线2上衔接处附近的多个点计算出渐进方程式，利用渐进方程式使曲线1逼近于曲线2，形成一条新曲线；步骤3：计算新曲线的斜率，在斜率发生变化时，将其与曲线2的斜率作比较，取可维持斜率的曲线。
6.所述曲线1的绘制公式为，，
，其中，s表示在开路电压的斜率﹐其定义为，表示开路电压，表示短路电流，表示最大功率点电流，表示最大功率点电压，表示光伏电阻，v表示iv曲线中的电压，i表示iv曲线中的电流。曲线1包含但不限于此公式。
7.所述曲线2的绘制公式为，其中，表示串联电阻，n表示与阵列分流电阻有关的参数，其定义为，定义为，的取值范围为。曲线2包含但不限于此公式。
8.所述的渐进方程式为，其中为固定值，的取值范围为0~1，代表曲线1，代表曲线2。
9.所述的曲线1或曲线2上的点的数据包含最大功率点电压、最大功率点电流以及开路电压还有短路电流。
10.本发明技术方案带来的有益效果有：1、本发明以单一曲线为基底，在最大功率点时衔接另一条曲线，且以基底曲线的多点与欲衔接的曲线中的多点所计算而出的渐进方程式慢慢调整成新曲线。
11.2、本发明能对新曲线的斜率进行判断，使得衔接处不会突兀，且曲线与仿真数值皆在合理范围内。
附图说明
12.图1为实现本发明的流程示意图。
13.图2为现有方案仿真出的iv曲线示意图。
14.图3为本发明仿真出的iv曲线示意图。
实施方式
15.下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
16.如图1 所示，本发明公开了一种太阳能光伏曲线自适应极限区段的方法，包括以下步骤，步骤1：根据太阳能光伏模拟实际量测的数据，以两条iv曲线进行仿真，先绘制曲
线1，曲线1的绘制公式为，，，其中，s表示在开路电压的斜率﹐其定义为，表示开路电压，表示短路电流，表示最大功率点电流，表示最大功率点电压，表示光伏电阻，用以求得电压v，v表示iv曲线中的电压，i表示iv曲线中的电流。曲线1包含但不限于此公式，曲线1的绘制公式还可以为太阳能光伏曲线中的其他iv曲线公式。
17.以绘制的曲线1为基底曲线进行判断，当曲线1上的最大功率点电压在开路电压的占比超过80%时，则判定最大功率点电压在开路电压的占比过大，在此基础上，再判断iv曲线中的电压是否大于最大功率点电压，当iv曲线中的电压大于最大功率点电压时，绘制曲线2，否则，重新调整绘制曲线1；当曲线1上的最大功率点电压在开路电压的占比不超过80%时，则判定该占比不过大，此时，再判断最大功率点电流在短路电流的占比是否低于90%，当最大功率点电流在短路电流的占比低于90%时，则判定最大功率点电流在短路电流的占比过小，否则，重新调整绘制曲线1，在判定该占比过小时，再判断iv曲线中的电压是否大于最大功率点电压，当iv曲线中的电压大于最大功率点电压时，绘制曲线2，否则，重新调整绘制曲线1。曲线2的绘制公式为，其中，表示串联电阻，n表示与阵列分流电阻有关的参数，其定义为，定义为，的取值范围为。曲线2包含但不限于此公式，曲线2的绘制公式还可以为太阳能光伏曲线中的其他iv曲线公式，曲线2与曲线1的绘制公式不同。
18.步骤2：从最大功率点开始，将曲线1衔接曲线2，从衔接处开始画点，根据衔接处附近曲线1上的多个点与曲线2上的多个点的数据计算出渐进方程式，以固定比例值为例，渐进方程式为，其中为固定值，的取值范围为0~1。渐进方程式使曲线1逼近于曲线2，形成一条新曲线。新曲线即曲线2加上固定比例的曲线1与曲线2的差值。
19.步骤3：计算新曲线的斜率，判断斜率是否产生变化，当斜率发生变化时，再判断新
曲线是否能维持当前斜率，若能维持，则采用新曲线（即判断新曲线的斜率是否有由正转负或是由负转正的情形，若没有该情形即能维持），否则，将采用曲线2；当斜率未发生变化时，采用新曲线。且由于曲线应该只会有一个转折处，代表斜率应该只会最多变化一次，因此，在斜率发生变化的时候，比较曲线2与新曲线的斜率，取可维持斜率的曲线即可。
20.将iv曲线中的最大功率点电压与开路电压比值以及最大功率点电流与短路电流的比值设为极端条件，也就是最大功率点电压在开路电压的占比高过80%，或是最大功率点电流在短路电流的占比低于90%的情况。具体地，以开路电压134.84v、最大功率点电压120v以及短路电流8.09a、最大功率点电流6a为测试条件，如图2所示，实线为iv曲线，虚线为pv曲线，现有方案仿真出的iv曲线并未做处理，其开路电压达到了142.48v，已经超出所设定的开路电压134.84v，代表曲线已经脱离合理范围，则该曲线不可用。本发明经过改善，将两种曲线以最大功率点为转折点开始合并，并在衔接处以曲线1和曲线2上的多点计算出的渐进方程式，使曲线1逼近曲线2，并加入曲线斜率作为参考，以达到双曲线应对极端条件的目的。如图3所示，实线为处理后的iv曲线，虚线为根据处理后的iv曲线计算得出的pv曲线，图中，在最大功率点电压、短路电流以及最大功率点电流均符合测试条件的情况下，iv曲线的开路电压为134.8v，和所设定的开路电压134.84v 基本吻合。综上，本发明是在极端条件下采用双曲线的方式，并在最大功率点开始做转折合并，再加入斜率的判断，使得衔接处不会突兀，且曲线与仿真数值皆在合理范围内。
21.本发明并无限定的iv曲线公式，还可以将所述的曲线1或曲线2的公式替换为以下公式：，，，其中，以及为纯计算代数，未有实质意义，表示开路电压，表示短路电流，表示最大功率点电流，表示最大功率点电压，v表示iv曲线中的电压，i表示iv曲线中的电流。
22.如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

技术特征：
1.一种太阳能光伏曲线自适应极限区段的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：利用两条太阳能光伏iv曲线进行仿真，先绘制曲线1，以绘制的曲线1为基底曲线进行判断，当最大功率点电压在开路电压的占比超过80%或最大功率点电流在短路电流的占比低于90%时，判断iv曲线中的电压是否大于最大功率点电压，当iv曲线中的电压大于最大功率点电压时，绘制曲线2；步骤2：从最大功率点开始，将曲线1衔接曲线2，从衔接处开始画点，取曲线1上衔接处附近的多个点与曲线2上衔接处附近的多个点计算出渐进方程式，利用渐进方程式使曲线1逼近于曲线2，形成一条新曲线；步骤3：计算新曲线的斜率，在斜率发生变化时，将其与曲线2的斜率作比较，取可维持斜率的曲线。2.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏曲线自适应极限区段的方法，其特征在于，所述的曲线1的绘制公式为，，，其中，s表示在开路电压的斜率﹐其定义为，表示开路电压，表示短路电流，表示最大功率点电流，表示最大功率点电压，表示光伏电阻，v表示iv曲线中的电压，i表示iv曲线中的电流。3.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏曲线自适应极限区段的方法，其特征在于，所述的曲线2的绘制公式为，其中，表示串联电阻，n表示与阵列分流电阻有关的参数，其定义为，定义为，的取值范围为。4.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏曲线自适应极限区段的方法，其特征在于，所述的渐进方程式为 ，其中为固定值，
的取值范围为0~1，代表曲线1，代表曲线2。5.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏曲线自适应极限区段的方法，其特征在于，所述的曲线1或曲线2上的点的数据包含最大功率点电压、最大功率点电流以及开路电压还有短路电流。

技术总结
本发明公开了一种太阳能光伏曲线自适应极限区段的方法，该方法以两条IV曲线进行仿真，在极端条件下，先以单一曲线为基底，在最大功率点时衔接另一条曲线，且以基底曲线的多点与欲衔接的曲线中的多点所计算而出的渐进方程式慢慢调整成一条新曲线，对曲线的斜率进行判断，在斜率发生变化时，比较新曲线与欲衔接的曲线的斜率，取其可维持斜率的曲线，确保曲线衔接的合理性。本发明为了应对各种不同最大功率点电压、开路电压、最大功率点电流以及短路电流的设置，利用两种曲线的误差，将其以两种曲线中的多点所计算而出的渐进方程式的方式慢慢带入曲线中，缓和两种曲线在交替时的线条，维持IV曲线在合理范围之内。维持IV曲线在合理范围之内。维持IV曲线在合理范围之内。


技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：艾乐德电子（南京）有限公司
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/8/9