一种基于解析方程提取太阳电池参数的方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于解析方程提取太阳电池参数的方法，是首先根据太阳电池短路和开路点，将太阳电池5参数电流输出方程简化为仅含理想因子、并联电阻和串联电阻的电流输出解析方程，并获得光生电流和反向饱和电流解析表达式；然后，利用太阳电池光生电流远大于反向饱和电流等3个边界条件，将5参数电流输出方程的一阶微分求导方程化简；其次，结合太阳电池在短路、开路以及最大功率点的实验数据，求解出理想因子、并联电阻和串联电阻3个参数值；最后，将上述3个参数值代入光生电流和反向饱和电流解析表达式，得到光生电流和反向饱和电流值。本发明的技术效果是：通过光照下太阳电池单条伏安特性曲线，可较高精度的提取太阳电池5个参数。
【专利说明】-种基于解析方程提取太阳电池参数的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳电池参数的提取【技术领域】，具体涉及一种基于解析方程提取太阳 电池光生电流、反向饱和电流、理想因子、并联电阻和串联电阻5个电性参数方法，该方法 可用于能源【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 太阳电池5参数模型(包括：光生电流、反向饱和电流，理想因子、并联电阻和串 联电阻5个电性参数），兼顾了简单性和精确性，得到了广泛的应用；但该模型的特点是 非线性求解多参数难度大。为此很多学者提出各种方法来解决该问题[(高金辉等，电力 系统保护与控制，2012. 40 (9) ;131)，（刘锋等，光电子#激光，2010. 21(8) : 1181)，（肖 文波等，光电子# 激光，2013.24(10):1889),(化ng, Lele et al.，Journal Of Power Sources, 2013. 227 :131)]。所有方法追求的目标是高精度的提取太阳电池5个电性参数。
[0003] 所W，在此我们提出一种基于解析方程提取太阳电池参数的方法，该方法是首先 根据太阳电池短路电流点和开路电压点，将太阳电池5参数电流输出方程简化为仅含理想 因子、并联电阻和串联电阻3参数电流输出解析方程，并获得光生电流和反向饱和电流解 析表达式；然后，利用太阳电池光生电流远大于反向饱和电流、太阳电池并联电阻远大于串 联电阻W及太阳电池光生电流近似等于短路电流3个边界条件，将太阳电池5参数电流输 出方程的一阶微分求导方程化简；其次，结合太阳电池在短路情况下斜率、开路情况下斜率 W及最大功率点电流和电压的实验数据，建立求解太阳电池理想因子、并联电阻和串联电 阻3个电性参数的封闭代数方程组，从而求解出理想因子、并联电阻和串联电阻值；最后， 将上述3个电性参数值代入光生电流和反向饱和电流解析表达式，得到光生电流和反向饱 和电流值。将上述获得的5个电性参数代入太阳电池5参数电流输出方程，全局拟合光照 下的伏安特性曲线，获得电流均方根误差。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种基于解析方程提取太阳电池参数的方法，它依靠光照下 太阳电池单条伏安特性曲线，实现较高精度的提取太阳电池5个电性参数。
[0005] 本发明是通过W下技术方案实现的，一种基于解析方程提取太阳电池参数的方 法，其特征在于方法步骤为： (1) 根据短路电流点和开路电压点，将太阳电池5参数电流输出方程化简为仅含理想 因子、并联电阻和串联电阻的3参数电流输出解析方程，并获得光生电流和反向饱和电流 解析表达式； (2) 利用太阳电池光生电流远大于反向饱和电流、太阳电池并联电阻远大于串联电阻 W及太阳电池光生电流近似等于短路电流3个边界条件，将太阳电池5参数电流输出方程 的一阶微分求导方程化简； (3) 结合太阳电池在短路情况下斜率、开路情况下斜率W及最大功率点电流和电压的 实验数据，建立求解太阳电池理想因子、并联电阻和串联电阻3个电性参数的封闭代数方 程组，从而求解出理想因子、并联电阻和串联电阻值； (4) 将上述理想因子、并联电阻和串联电阻值代入光生电流和反向饱和电流解析表达 式，得到光生电流和反向饱和电流值； (5) 将上述5个电性参数代入太阳电池5参数电流输出方程，全局拟合光照下的伏安特 性曲线，获得电流均方根误差。
[0006] 本发明所述步骤（1)中，是将短路电流值和开路电压值代入到太阳电池5参数电 流输出方程中，得到太阳电池3参数电流输出解析方程，并获得光生电流和反向饱和电流 解析表达式。
[0007] 本发明所述步骤（2)中，是利用太阳电池光生电流远大于反向饱和电流、太阳电池 并联电阻远大于串联电阻W及太阳电池光生电流近似等于短路电流3个边界条件，将太阳 电池5参数电流输出方程的一阶微分求导方程化简。
[0008] 本发明所述步骤（3)中，是利用太阳电池在短路情况下斜率、开路情况下斜率W 及最大功率点电流和电压的实验数据，建立求解太阳电池理想因子、并联电阻和串联电阻3 个电性参数的封闭代数方程组，从而求解出理想因子、并联电阻和串联电阻值。
[0009] 本发明所述步骤（4)中，是将步骤（3)中得到的理想因子、并联电阻和串联电阻值 代入光生电流和反向饱和电流解析表达式，得到光生电流和反向饱和电流值。
[0010] 本发明所述步骤（5)中，是将上述5个电性参数代入太阳电池5参数电流输出方 程，全局拟合光照下的太阳电池伏安特性曲线，获得电流均方根误差。
[0011] 本发明的太阳电池5参数电流输出方程为：
【权利要求】
1. 一种基于解析方程提取太阳电池参数的方法，其特征在于方法步骤如下： (1) 根据短路电流点和开路电压点，将太阳电池5参数电流输出方程简化为仅含理想 因子、并联电阻和串联电阻的3参数电流输出解析方程，并获得光生电流和反向饱和电流 解析表达式； (2) 利用太阳电池光生电流远大于反向饱和电流、太阳电池并联电阻远大于串联电阻 以及太阳电池光生电流近似等于短路电流3个边界条件，将太阳电池5参数电流输出方程 的一阶微分求导方程化简； (3) 结合太阳电池在短路情况下斜率、开路情况下斜率以及最大功率点电流和电压的 实验数据，建立求解太阳电池理想因子、并联电阻和串联电阻3个电性参数的封闭代数方 程组，从而求解出理想因子、并联电阻和串联电阻值； (4) 将上述理想因子、并联电阻和串联电阻值代入光生电流和反向饱和电流解析表达 式，得到光生电流和反向饱和电流值； (5) 将上述5个电性参数代入太阳电池5参数电流输出方程，全局拟合光照下的伏安特 性曲线，获得电流均方根误差。
2. 权利要求1所述的一种基于解析方程提取太阳电池参数方法，其特征在于，所述步 骤（1)中，利用短路电流点和开路电压点，化简5参数电流输出方程为3参数电流输出解析 方程。
3. 权利要求1所述的一种基于解析方程提取太阳电池参数方法，其特征在于，所述步 骤（2)中，利用光生电流远大于反向饱和电流、太阳电池并联电阻远大于串联电阻以及太阳 电池光生电流近似等于短路电流3个边界条件，将5参数电流输出方程的一阶微分求导方 程化简。
4. 权利要求1所述的一种基于解析方程提取太阳电池参数方法，其特征在于：所述步 骤（3)中，结合太阳电池在短路情况下斜率、开路情况下斜率以及最大功率点电流和电压的 实验数据，建立求解建立求解太阳电池理想因子、并联电阻和串联电阻3个电性参数的封 闭代数方程组。
【文档编号】G01R31/36GK104237805SQ201410526836
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】肖文波, 胡方雨, 张华明, 赖刘生, 姚斌, 邹加富, 肖智勇 申请人:南昌航空大学