一种光伏汇流箱电流采集通道温度漂移系数的校准方法

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一种光伏汇流箱电流采集通道温度漂移系数的校准方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信号测量领域,具体是一种光伏汇流箱电流采集通道温度漂移系数的 校准方法。
【背景技术】
[0002] 随着传统的能源一天天地减少,工业生产及人民生活面临资源逐渐匮乏的窘迫, 急需充沛且干净的能源取代传统能源。而太阳能的优势逐渐被人们所知,全球范围正在全 力开发太阳能,于是可以看出,太阳能光伏产业的发展前景无限光明,且其在能源领域重要 的战略地位得到充分肯定,因此光伏汇流箱的市场需求也必将越来越大,而由此对汇流箱 的采集效率也提出了较高的要求,本专利正是致力于温度对汇流箱采集效率的影响创新研 究。
[0003] 在许多仪器仪表中普遍存在着温度漂移现象,它对仪器的精度会造成一定的影 响,对精度要求较高的设备,甚至会导致其不能正常工作。所以温度漂移是一个急需解决的 问题,那么什么是温度漂移呢?温度漂移指的是因温度变化所导致的输出变化。
[0004] 由于国外对光伏汇流箱温度漂移领域的研究基本处于空白期,以此难以借鉴前人 的技术优势解决当前存在的问题,同时,国内对于温度干扰下高精度光伏汇流箱的研究起 步较晚,已有的产品基本没有基于温度补偿的,且温度检测元件存在较少,精度较低,导致 测试误差较大,难以满足实际不同温度下的测量要求。
[0005] 而本专利正是研究温度对汇流箱采集效率的影响,通过在汇流箱机壳的不同位置 分别安装温度传感器,通过加权平均的方法获得汇流箱的总体温度值,找出多组温度值和 电流值数据,然后通过牛顿插值建立电流随温度变化的表达式,最后通过温度解析对实测 温度值进行补偿,得到更为精准的电流采集值,从而最大可能减小温度对光伏汇流箱的数 据采集影响。
[0006] 由于牛顿插值能更精确地得到电流随温度变化的曲线,又能很大程度保证所有的 采集数据的完整性,因此,本专利采用牛顿插值方法建立方程式,同时,本专利为了找出汇 流箱在正常工作时的参考温度值及参考电流值,采用了对表达式求极值、直线拟合及微分 中值定理的方法,这也为后续对电流进行补偿提供了可靠的标准。

【发明内容】

[0007] 本发明的目的是为了针对现有技术存在的不足,提供了一种具备完整性、可靠性 更强、精度更高的温度漂移系数的校准方法。
[0008] 本发明提出的解决方案为:通过对实时温度加权平均获取汇流箱的温度采集值 T,在采样间隔S下找出H个温度采集值,同时可得H个电流值采集值I,采用牛顿插值建 立电流随温度变化的表达式I =Nh i (T),求极值得到(H-2)个极值点,相邻极值点间共建立 (H-3)条曲线,对曲线分段直线拟合寻求斜率最小直线对应的曲线L 1,对该曲线采用积分中 值定理求出参考电流采集值I。与对区间求中值得到参考温度采集值T。,同样采用牛顿插值 建立电流增量随温度增量变化的校准表达式A I =Nhi( A T),由实测温度采集值Tm得到实 测温度增量A TM,代入校准表达式求出实测电流增量A IM,建立补偿公式即可得到补偿后 的电流值Ic。
[0009] 本发明提出的一种光伏汇流箱电流采集通道温度漂移系数的校准方法包括以下 步骤:
[0010] 步骤一:将汇流箱壳体表面平均分成六份,得到六份面积相等的矩形,并在对应的 矩形中央固定六个温度传感器,对每个温度传感器进行n次温度测量,取算术平均值得到 每个温度传感器的温度值石,具体公式为
[0012] 式中Xq代表n次测量中每个温度传感器的实时温度值;
[0013] 步骤二:对采集得到的温度值f进行加权平均计算,获取汇流箱的总体温度值,记 为温度采集值T,具体公式为
[0017] 步骤三:根据温度采集值,在采样间隔S下找出H个不同环境温度下的温度采集 值T1, T",…,Tk,…,Th,同时获取不同温度采集值时的电流值采集值I,即I 1, 1",…,IH, 采用牛顿插值的方法建立电流随温度变化的表达式I =Nhi(T),具体公式为
[0019]其中,a。= Ip a:、a2、&3分别为Nh AT)的一阶差商、二阶差商、三阶差商;
[0020] 步骤四:对表达式I =Nh丨(T)求极值,得到H-2个极值点A1, A2,…,Ah2,每相邻 极值点之间建立一条曲线,于是得到H-3条曲线L1, L2,…,Lh3,利用最小二乘法对H-3条 曲线分别进行直线拟合,找出其中斜率最小的直线对应的曲线L 1:y = kj+c,建立如下的积 分公式
[0022] 其中F1为曲线L在(T k,Tk+1)上的积分值,易知,第i个极值点即为第i+1个温度 采集值点,那么k = i+1,且2彡i彡H-1,采用积分中值定理及对区间求中值得到参考电流 采集值Ic与参考温度采集值T。,具体公式为
[0024] 步骤五:利用参考温度采集值T。与参考电流采集值I。,采用牛顿插值的方法建立 电流增量随温度增量变化的校准表达式A I =Nh i ( A T),具体公式为
[0026] 其中,b。= A I p 别为Nh JAT)的一阶差商、二阶差商、三阶差商,且
[0027] AT1=TVTtpAT11=T 11-TtpATm=T111-T0,......
[0028] 对应温度增量下的电流增量,具体公式为
[0029] AI1=IfItPAI11=I 11-ItPAIm=I111-I0,......;
[0030] 步骤六:根据汇流箱实测温度采集值TM,求出Tm相对于参考参考温度采集值T。的 实测温度增量A Tm= T M-T。,将ATm代入校准表达式Al =Nhi(AT),即可求出对应实测温 度采集值下的实测电流增量A Im= N 4 ( A Tm),建立补偿公式
[0031] Ic= I AIm
[0032] 其中,、代表补偿后的电流值,Im代表实测电流采集值,至此,已完成对光伏汇流 箱电流采集通道温度漂移系数的校准工作。
[0033] 所述的方法,步骤一中所述六份面积相等的矩形的求取过程,定义汇流箱的壳体 表面为一个矩形,将矩形的长分为三等份,得到两个三等分点,过这两点作直线11和12垂 直于矩形的长,将矩形的宽分为二等份,得到宽的中点,过中点作直线13垂直于矩形的宽, 于是通过直线11、12及13即将汇流箱的壳体表面分为六份面积相等的矩形。
[0034] 所述的方法,步骤一中所述Nh JT)的差商的求取过程,类似于I1, 1",…,、的X 阶差商的计算公式为
[0038] 同理,可求出a2, &3的表达式,同时可以求出步骤五中的差商b pbpbpby
[0039] 本发明一种光伏汇流箱电流采集通道温度漂移系数的校准方法,具备完整性、可 靠性更强、精度更高等特点,采用牛顿插值建立表达式能最大程度地接近电流随温度变化 的特性,保证了数据的完整性,同时通过找极值、建立曲线段、采用积分中值定理能够更精 确地得到参考温度值及参考电流值,从而更准确地对电流进行补偿。
【附图说明】
[0040] 图1是本发明处理流程的原理框图;
[0041] 图2是本发明实现光伏汇流箱电流采集通道温度漂移系数的校准方法的流程图。
【具体实施方式】
[0042] 本发明提出了一种光伏汇流箱电流采集通道温度漂移系数的校准方法。以下结合 附图作详细说明:
[0043] 本实施例的处理流程的原理框图如图1所示,单个温度传感器通过多次测量取算 术平均值得到实时温度值,对每个温度传感器的实时温度进行加权平均获得温度采集值T, 在采样间隔S下一共进行H组采集,可得H组温度和电流的数据,采用牛顿插值的方法于 是可以得到关于T的(H-I)次电流随温度变化的表达式I =Nhi(T),对表达式进行温度解 析,可得到参考温度值和参考电流值,具体为:首先对表达式I =Nhi(T)求极值,得到(H-2) 个极值点,每相邻极值点之间建立一条曲线,那么共有(H-3)条曲线,为了寻找水平度最高 的曲线,我们对每条曲线进行分段直线拟合,找出直线拟合后斜率最小的直线,于是,该直 线对应的曲线即为所要求的曲线,然后,在该曲线的两个极值点之间对曲线求积分,根据积 分中值定理可得参考电流值'根据对区间求中值可到参考温度值T。,最后根据参考电流 值和参考温度值建立电流增量对温度增量变化的校准表达式A I =Nhi(
再多了解一些
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