求解光伏电池单二极管模型参数的方法
【专利摘要】本发明提供一种求解光伏电池单二极管模型参数的方法，包括以下步骤：步骤1，构建光伏电池单二极管四参数模型，取作为目标函数，令理想因子n＝1.5，使目标函数中的未知参数减少到四个，即Rs、Rsh、Iph以及Isd；步骤2，采用蜂群算法计算目标函数的最优解，包括：对每只蜜蜂进行初始化，计算每个蜜蜂的目标函数的值，将至少两个目标函数值较小的蜜蜂作为采蜜蜂，其他的蜜蜂作为跟随蜂，采蜜蜂中至少一个目标函数值最小的蜜蜂作为精英蜜蜂，根据随机步进函数来更新跟随蜂的位置，根据精英蜜蜂来更新采蜜蜂的位置，迭代预定次数，求出目标函数的最优解，从而得到Rs、Rsh、Iph以及Isd这四个模型参数的值。
【专利说明】求解光伏电池单二极管模型参数的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及计算机算法，特别涉及一种采用蜂群算法求解光伏电池单二极管模型 参数的方法。
【背景技术】
[0002] 由于环境污染的日益严重以及化石燃料的日益枯竭，对可再生能源的研究成为 各国关注的重点。太阳能因其资源丰富、清洁无污染等优势，成为国际认可的理想替代 能源。光伏电池是光伏发电系统的核心，成为国内外学者研究的热点。合适的光伏电 池模型对于光伏测试仪的设计与制造，光伏电池最大功率跟踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT)以及光伏电池系统的评估具有重要的意义。
[0003] 在评估光伏电池系统以及仿真中，首先要做的就是模型参数的确定。对于光伏电 池单二极管模型，可以根据实际的I-V曲线上的几个关键的点，比如开路电压（0, Voc)、短 路电流（lsc，0)和MPPT (Im，Vm)，用解析法即牛顿-拉夫逊法来求取参数。但是该算法采用 的点较少，导致求解精度低。
【发明内容】
[0004] 本发明是针对上述问题进行的，目的在于提供一种高精度地计算光伏电池单二极 管模型参数的方法。
[0005] 本发明为实现上述目的，采用了以下的技术方案：
[0006] 本发明提供一种求解光伏电池单二极管模型参数的方法，其特征在于，包括以下 步骤：步骤1，构建光伏电池单二极管四参数模型，光伏电池单二极管模型的电流输出方程
【权利要求】
1. 一种求解光伏电池单二极管模型参数的方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，构建光伏电池单二极管四参数模型， 光伏电池单二极管模型的电流输出方程为：
式中，It是光伏电池的输出电流，Vt是所述光伏电池的输出电压,Rs是所述光伏电池的 串联电阻，Rsh是所述光伏电池的并联电阻，Iph是光生电流，Isd是反向饱和电流，q是电子 电荷量，k是玻尔兹曼常数，T是所述光伏电池的温度，η是二极管的理想因子，将所述公式 (1)的左右两边移到同一边得到齐次形式：
测量出至少四组所述光伏电池的输出电压测量值Vt和输出电流测量值Ittl, 将每组所述输出电压值测量Vt和输出电流测量值Ittl分别带入所述公式（2)中计算出 每组数据的f值，取RMSE作为目标函数，公式（3)中N为实验数据的组数， 令所述理想因子η = 1. 5,使所述目标函数中的未知参数减少到四个，即Rs、Rsh、Iph以 及Isd，得到光伏电池单二极管的四参数模型； 步骤2,采用蜂群算法计算所述目标函数的最优解，包括： 步骤2-1，对每只蜜蜂进行初始化，首先设置至少三个蜜蜂，每个所述蜜蜂代表一个4 维向量，所求参数Rs、Rsh、Iph和Isd分别对应所述4维向量的元素，然后对每只所述蜜蜂进 行随机的初始化， 步骤2-2,由所述公式（3)计算每个所述蜜蜂的所述目标函数的值，再根据所述目标函 数的值进行排序，将至少两个所述目标函数值较小的所述蜜蜂作为采蜜蜂，其他的所述蜜 蜂作为跟随蜂，所述采蜜蜂中至少一个所述目标函数值最小的所述蜜蜂作为精英蜜蜂， 步骤2-3,根据随机步进函数来更新所述跟随蜂的位置， 步骤2-4,根据精英蜜蜂来更新所述采蜜蜂的位置， 步骤2-5,重复所述步骤2-2?步骤2-4,迭代预定次数，求出所述目标函数的最优解， 从而得到Rs、Rsh、Iph以及Isd这四个模型参数的值。
2. 根据权利要求1所述的求解光伏电池单二极管模型参数的方法，其特征在于，还包 括： 步骤3,计算均方根误差： 步骤3-1，求每组数据的输出电流计算值Itl，
将所述步骤2求出的模型参数Rs、Rsh、Iph以及Isd的值带入公式（4)?（8)，A和C是 与输出电流计算值Itl有关的变量，B和D是与输出电流计算值Itl无关的常量，将所述公式 (4)?公式（7)带入所述公式（1)，得到： Itl+A+BItl+C exp (DItl) = O (8), 将B和D两个常量带入所述公式（8)，将每组输出电压测量值Vt带入A和C，通过MATLAB 编程求出相应的输出电流计算值It ; 步骤3-2,计算输出电流It的均方根误差， 计算输出电流It的均方根误差的公式如下：
式中Itil是第i组数据中的输出电流计算值，Ititl是第i组数据中的输出电流测量值。
【文档编号】G06F19/00GK104392116SQ201410632644
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月11日 优先权日:2014年11月11日
【发明者】魏凯, 简献忠 申请人:上海理工大学