光伏电池的扫描控制方法、装置及电子设备与流程

文档序号:25535439发布日期:2021-06-18 20:29来源:国知局
光伏电池的扫描控制方法、装置及电子设备与流程

本申请涉及光伏电池技术领域,尤其是涉及一种光伏电池的扫描控制方法、装置及电子设备。



背景技术:

对于光伏电池的电池特性的研究一直是光伏电池技术领域的重要课题之一,其中,光伏电池的最大功率点是表征光伏电池特性的主要参数。

一般来说,在对光伏电池的最大功率点进行测试时,当电压发生变化时,由于光伏电池本身的等效并联电容效应,会导致光生电流发生改变,进而对光伏电池的最大功率点测试造成误差,使得测试结果不准确。随着光伏电池工艺的发展以及电池效率的不断提升,光伏电池的这种电容效应导致的最大功率点测试误差的问题越来越突出,使得无法准确测试到光伏电池的最大功率点。



技术实现要素:

鉴于光伏电池的电容效应导致无法准确测试到光伏电池的最大功率点的问题,本申请提供一种光伏电池的扫描控制方法、装置及电子设备。根据本申请的光伏电池的扫描控制方法、装置及电子设备可以通过具有不同扫描速度的两次扫描操作来提高测试光伏电池的最大功率点的准确度。

本申请的第一方面提供一种光伏电池的扫描控制方法,所述光伏电池的扫描控制方法包括:确定第一测试区间,基于所述第一测试区间中的多个第一测试值,以第一扫描速度对所述光伏电池进行第一扫描操作,获得所述光伏电池的与所述多个第一测试值对应的多个第一功率值;确定与所述多个第一功率值中的最大功率值对应的第一功率最大测试值;基于所述第一功率最大测试值,确定第二测试区间;基于所述第二测试区间中的多个第二测试值,以第二扫描速度对所述光伏电池进行第二扫描操作,获得所述光伏电池的与所述多个第二测试值对应的多个第二功率值,其中,所述第二扫描速度小于所述第一扫描速度;确定所述多个第二功率值中的最大功率值以及与所述多个第二功率值中的最大功率值对应的第二功率最大测试值。

可选地,基于所述第一功率最大测试值,确定第二测试区间,可以包括:将所述第一功率最大测试值与第一偏移量的差值,确定为所述第二测试区间的第一端点值;将所述第一功率最大测试值与第二偏移量的和值,确定为所述第二测试区间的第二端点值;基于所述第二测试区间的第一端点值和所述第二测试区间的第二端点值,确定所述第二测试区间。

可选地,所述第二测试区间的第一端点值大于所述第一测试区间的第一端点值,所述第二测试区间的第二端点值小于所述第一测试区间的第二端点值。

可选地,所述光伏电池的扫描控制方法还可以包括:基于第三测试区间中的多个第三测试值,对所述光伏电池进行第三扫描操作;基于第四测试区间中的多个第四测试值,对所述光伏电池进行第四扫描操作,其中,通过以下方式确定所述第三测试区间:基于所述第一测试区间的第一端点值,确定第三测试区间的第一端点值;基于所述第二测试区间的第一端点值,确定所述第三测试区间的第二端点值;基于所述第三测试区间的第一端点值和第二端点值,确定所述第三测试区间,其中,通过以下方式确定所述第四测试区间:基于所述第二测试区间的第二端点值,确定所述第四测试区间的第一端点值;基于所述第一测试区间的第二端点值,确定第四测试区间的第二端点值;基于所述第四测试区间的第一端点值和第二端点值,确定所述第四测试区间。

可选地,所述光伏电池的扫描控制方法还可以包括:根据所述第一测试区间的第一端点值、所述第二测试区间的第一端点值和所述第二扫描速度,确定所述多个第三测试值;根据所述第一测试区间的第二端点值、所述第二测试区间的第二端点值和所述第二扫描速度,确定所述多个第四测试值。

可选地,根据所述第一测试区间的第一端点值、所述第二测试区间的第一端点值和所述第二扫描速度,确定所述多个第三测试值,可以包括:根据所述第一测试区间的第一端点值、所述第二测试区间的第一端点值和所述第二扫描速度,确定所述第三测试区间随扫描时间变化的二次曲线;基于所述第三测试区间随扫描时间变化的二次曲线,确定所述多个第三测试值,根据所述第一测试区间的第二端点值、所述第二测试区间的第二端点值和所述第二扫描速度,确定所述多个第四测试值,包括:根据所述第一测试区间的第二端点值、所述第二测试区间的第二端点值和所述第二扫描速度,确定所述第四测试区间随扫描时间变化的二次曲线;基于所述第四测试区间随扫描时间变化的二次曲线,确定所述多个第四测试值。

可选地,所述第一扫描操作为正向扫描或反向扫描,所述第二扫描操作为正向扫描。

本申请的第二方面提供一种光伏电池的扫描控制装置,所述光伏电池的扫描控制装置包括:第一扫描单元,确定第一测试区间,基于所述第一测试区间中的多个第一测试值,以第一扫描速度对所述光伏电池进行第一扫描操作,获得所述光伏电池的与所述多个第一测试值对应的多个第一功率值;第一确定单元,确定与所述多个第一功率值中的最大功率值对应的第一功率最大测试值;区间确定单元,基于所述第一功率最大测试值,确定第二测试区间;第二扫描单元,基于所述第二测试区间中的多个第二测试值,以第二扫描速度对所述光伏电池进行第二扫描操作,获得所述光伏电池的与所述多个第二测试值对应的多个第二功率值,其中,所述第二扫描速度小于所述第一扫描速度;第二确定单元,确定所述多个第二功率值中的最大功率值以及与所述多个第二功率值中的最大功率值对应的第二功率最大测试值。

本申请的第三方面提供一种电子设备,所述电子设备包括:处理器;存储器,存储有计算机程序,当所述计算机程序被所述处理器执行时,实现如本申请的第一方面所述的光伏电池的扫描控制方法。

本申请的第四方面提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质,当所述计算机程序被执行时实现如本申请的第一方面所述的光伏电池的扫描控制方法。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了根据现有技术的光伏电池的扫描控制方法的扫描示意图;

图2示出了根据本申请的示例性实施例的光伏电池特性测试系统的示意图;

图3a和图3b示出了根据本申请的示例性实施例的光伏电池特性测试系统的示意性电路框图;

图4示出了根据本申请的示例性实施例的光伏电池的扫描控制方法的示意性流程图;

图5a示出了根据本申请的示例性实施例的光伏电池的扫描控制方法的一示例的扫描示意图;

图5b示出了根据本申请的示例性实施例的光伏电池的扫描控制方法的另一示例的扫描示意图;

图6a和图6b示出了根据本申请的示例性实施例的光伏电池的扫描控制方法的连续扫描的扫描示意图;

图7a、图7b和图7c示出了根据本申请的示例性实施例的光伏电池的扫描控制方法中的全范围扫描操作的扫描曲线平滑示意图;

图8示出了根据本申请的示例性实施例的光伏电池的扫描控制方法的扫描趋势示意图;

图9示出了根据本申请的示例性实施例的光伏电池的扫描控制方法与根据现有技术的光伏电池的扫描控制方法的测试结果的比较示意图;

图10示出了根据本申请的示例性实施例的光伏电池的扫描控制装置的示意性框图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的每个其他实施例,都属于本申请保护的范围。

需要说明的是,本申请实施例中将会用到术语“包括”,用于指出其后所声明的特征的存在,但并不排除增加其他的特征。此外,在本申请中提到的“光伏电池”可以指的是单个光伏电池,也可以指的是包括多个光伏电池的光伏电池组件或光伏电池装置。

本申请的一方面涉及一种光伏电池的扫描控制方法。该方法可以提高测试光伏电池的最大功率点的准确度,降低对测试光源的要求,并且对于不同类型的光伏电池具有普适性,能够适应于光伏电池生产和使用中的不同阶段、不同测试条件的测试需求。

由于光伏电池本身的等效并联电容效应,导致测试到的电流受到等效并联电容的充电/放电的影响而不准确,具体来说,测试到的电流实际上是光生电流和等效并联电容的充电/放电的电流的叠加值,并且这样的电容效应的影响会随着扫描电压的变化率的增大而变大。

值得注意的是,在本申请提出申请之前,在现有技术的光伏电池最大功率的测试过程中,为了避免或减少电压变化率过大而导致光伏电池自身的电容效应加剧,通常选择电压变化率近似为0的连续光源对光伏电池进行测试,这就对光源有较高的要求,当光源无法满足连续光源的要求时,则无法准确测试光伏电池的最大功率。

对此,在现有技术的光伏电池的最大功率的测试方法中,也选择脉宽较宽的脉冲光源进行测试,如图1所示,可以在有效脉宽70ms的脉冲光源下对光伏电池进行扫描,例如可进行正向扫描和反向扫描,扫描过程中电压斜升,最大可至开路电压,例如开路电压为48v,可确定最大功率区域。如图1所示,在最大功率区域内,电压以恒定斜率保持斜升,变化率较大。在这种情况下,光伏电池的正向扫描和反向扫描的伏安特性曲线(iv曲线)存在较大差异,相应地,在正向扫描iv曲线和反向扫描iv曲线中获得的最大功率值以及与最大功率值对应的电压值也存在较大差异,这表明测试结果不准确,其原因主要是,在使用脉冲光源的情况下,难以降低电压变化率,使得电压变化率(如图1中的电压曲线的斜率)远大于零,导致电容效应对测试结果的影响显著。

下面将结合图2、图3a、图3b和图4详细描述本申请的光伏电池的扫描控制方法,其中,图2、图3a和图3b分别示出了光伏电池特性测试系统的示意图和系统电路框图。

具体来说,如图2所示,根据本申请实施例的光伏电池特性测试系统可以包括光源2,光源2可以用于产生照射被测的光伏电池5的光场。被测的光伏电池5可以安装在电池支架4上。优选地,光源2的参数可以接近太阳光参数,例如光源2的辐照度、均匀性、光谱符合性等可接近于太阳光。光源2例如可以为氙灯。光源2可以安装在光源支架11上,并且可以通过电源柜1来提供电力。

光源2可以为稳态光源或脉冲光源。一般来说,稳态光源可以在较长时间(例如,大于1秒)内产生稳定的能够用于照射光伏电池的辐照度。因此,在测试过程中可以较好的克服被测电池的电容特性。相比之下,脉冲光源可提供的能够用于照射光伏电池的辐照的稳定时间较短,一般来说不超过1秒。由于根据本申请的测试方法的测试速度较快、普适性较好,因此在使用本申请的方法的测试中可以使用稳态光源作为辐照光源,也可以使用脉冲光源作为辐照光源,这一点将在下文中详细描述。

光伏电池特性测试系统还可以包括隔断板3,隔断板3可以用于隔断在光源2发出的光之外的环境光,这里,隔断板3可以从结构上对光进行物理隔断,也可以被构造为选择性地透射预定波长/波长范围(例如,光源2的波长范围)的光。

如图2和图3a所示,根据本申请的光伏电池特性测试系统可以包括可变负载6。可变负载6可以控制对被测的光伏电池的扫描,这里,扫描指的是通过控制可变负载6的负载大小使得扫描量(例如,电压或电流)在预定测试区间内变化。在另一示例中,也可使用图3b的精密电阻作为可变负载来测试光伏电池的最大功率点。

一般来说,可变负载6的扫描控制可包括电压扫描控制和电流扫描控制。在电压扫描控制中,以控制被测光伏电池的输出电压为目标的扫描控制回路,使得被测光伏电池的电压在测试过程中在预定测试区间内变化,例如使电压变化覆盖从0到开路电压的范围或者从开路电压到0的范围。类似地,在电流扫描控制中,以控制被测光伏电池的输出电流为目标的扫描控制回路,使得被测光伏电池的电流在测试过程中在预定测试区间内变化,例如使电流变化覆盖从0到短路电流的范围或者从短路电流到0的范围。

可变负载6可以模拟从短路到开路的过程(例如,可被称为正向扫描)或者从开路到短路的过程(例如,可被称为反向扫描),从而可以测量被测光伏电池的短路电流、开路电压和最大功率值及相应的最大功率点等参数。优选地,在使用脉冲光源的情况下,可变负载6可以控制扫描动作在脉冲光源有效的脉宽时间内完成。

此外,优选地,根据本申请的光伏电池特性测试系统还可以包括监控电池10。监控电池10可以用于对系统的光强、温度等进行监控,具体来说,在实际测试过程中,光强和温度可能是不稳定的,通过监控电池10输出的值可以确定光强和温度的变化量,由此可基于该变化量修正被测的光伏电池的输出特性。

此外,光伏电池特性测试系统还可以包括打印机7、计算机8以及脚踏开关9。脚踏开关9可以用于控制测试操作,例如开始测试和结束测试,其可以通过操作人员人工控制。然而,光伏电池特性测试系统中也可以不设置脚踏开关9,而是通过计算机8或其他控制器软件控制测试操作。

尽管图2中未示出,但是如图3a所示,根据本申请的光伏电池特性测试系统还可以包括温度监控装置,温度监控装置可以具有测温探头,以用于监控被测电池的温度,以确保在测试过程中被测电池处于稳定的温度范围内,当温度监控装置监测到被测电池的温度过高时,可及时停止测试。

此外,如图3a所示,根据本申请的光伏电池特性测试系统还可以包括测量仪,测量仪可以在预定的光源辐照时间内随着可变负载6完成扫描过程而测量被测电池输出端的电压和电流,从而可以根据测得的电压和电流得到伏安特性曲线,以确定开路电压、短路电流以及最大功率值和相应的最大功率点等特性参数。优选地,测量仪可满足相对短的辐照时间的测量需求,例如可以满足在脉冲光源有效的脉宽时间内的测量。

下面将结合图4详细描述本申请的光伏电池的扫描控制方法。光伏电池的扫描控制方法包括:

s1、确定第一测试区间,基于第一测试区间中的多个第一测试值,以第一扫描速度对光伏电池进行第一扫描操作,获得光伏电池的与多个第一测试值对应的多个第一功率值。

在该步骤中,可以通过调整上面描述的可变负载使得第一测试值在第一测试区间变化来执行第一扫描操作。作为示例,可以等间隔地从第一测试区间中选取多个第一测试值,以多个第一测试值对光伏电池进行第一扫描操作。但本申请不限于此,也可以随机选取多个第一测试值。

第一测试值可以是电压,但本申请不限于此,尽管本申请实施例中以电压作为测试值为例描述了测试光伏电池的最大功率的过程,但是可理解的是,第一测试值也可以是电流,以电流作为测试值测试光伏电池的最大功率的过程与本申请实施例中描述的电压扫描的过程类似,本领域技术人员可根据实际需要进行合理调整。

在一示例中,第一扫描操作可以是正向扫描操作,这里,正向扫描可以表示从短路到开路的过程。相应地,第一测试区间可以确定为从0v到光伏电池的开路电压,即,[0,voc],其中,voc表示光伏电池的开路电压。如此,可在第一扫描操作的过程中遍历光伏电池从0v到开路电压的整个电压变化范围。

在另一示例中,在测试过程中,为了能够确保第一扫描操作经过0v的电压测试值和开路电压的电压测试值,第一测试区间的范围可被确定为包含[0,voc],例如,如图5a所示,第一测试区间的第一端点值v1可小于0v,为负值,第一测试区间的第二端点值v2可大于开路电压voc,这里,第一端点值v1和第二端点值v2可根据实际情况任意选取,只要其满足上述条件即可。如此,可对降低可变负载的调节精度的要求,即,即使无法精确调节可变负载使得电压处于0v和voc,也可完成测试。在本申请实施例的附图中,v表示电压,其单位例如可以是伏安,t表示时间,其单位例如可以是毫秒。然而,本申请实施例给出的各个参数的单位仅是示例性的,可根据实际需要调整。

在再一示例中,第一扫描操作可以是反向扫描操作,这里,反向扫描可以表示从开路到短路的过程。相应地,如图5b所示,第一测试区间可以确定为[voc,0]。

此外,与上文描述的类似,为了能够确保第一扫描操作经过开路电压voc的电压测试值和0v的电压测试值,在反向扫描过程中,第一测试区间的范围可被确定为包含[voc,0],例如,第一测试区间的第一端点值可大于开路电压voc,其第二端点值可小于0v,为负值。

在本申请实施例中,扫描速度可以是指在扫描操作过程中测试值的变化率,例如测试值对时间求导。例如,第一扫描速度可以是指在第一扫描操作过程中第一测试值的变化率,例如第一测试值对时间求导。

作为示例,在测试值的变化率恒定的匀速扫描过程中,扫描速度可以是测试区间的两个端点值之间的斜率,如图5a所示,第一扫描操作的第一扫描速度可以为(v2-v1)/(t1-t0)。然而,根据本申请的第一扫描操作不限于匀速扫描,也可以以诸如二次曲线形式的其他变速扫描进行扫描,例如,在以二次曲线形式进行变速扫描的情况下,可确定经过第一测试区间的第一端点值和第二端点值的二次曲线,然后在该曲线上选取多个第一测试值,以第一端点值、第二端点值以及二者之间的所述多个第一测试值进行第一扫描操作。在第一扫描操作为变速扫描的情况下,第一扫描速度可以是第一扫描操作过程中的平均速度。

在执行第一扫描操作的过程中,可获得与多个测试值对应的多个第一功率值。

具体来说,在第一测试值为电压测试值的情况下,可以在第一扫描操作过程中检测与多个第一测试值对应的电流值,以基于多个第一测试值和检测到的对应的电流值,来获得与多个第一测试值对应的多个第一功率值。

在第一测试值为电流测试值的情况下,可以在第一扫描操作过程中检测与多个第一测试值对应的电压值,以基于多个第一测试值和检测到的对应的电压值,来获得与多个第一测试值对应的多个第一功率值。

s2、确定与多个第一功率值中的最大功率值对应的第一功率最大测试值。

在该步骤中,可以通过比较在第一扫描操作中获得的多个第一功率值,确定多个第一功率值中的最大功率值,将与该最大功率值对应的第一测试值确定为第一功率最大测试值,如图5a和图5b所示,第一功率最大测试值为vpmax。

在第一测试值为电压测试值的情况下,第一功率最大测试值为电压值;在第一测试值为电流测试值的情况下,第一功率最大测试值为电流值。

s3、基于第一功率最大测试值,确定第二测试区间。

在该步骤中,第二测试区间可以包括第一功率最大测试值。作为示例第二测试区间可以被包含在第一测试区间之内,这里,被包含在第一测试区间之内指的是:第二测试区间的下限值大于第一测试区间的下限值且第二测试区间的上限值小于第一测试区间的上限值;或者,第二测试区间的上限值小于第一测试区间的下限值且第二测试区间的下限值大于第一测试区间的上限值。

作为示例,基于第一功率最大测试值,确定第二测试区间的步骤可以包括:

s31、将第一功率最大测试值与第一偏移量的差值,确定为第二测试区间的第一端点值;s32、将第一功率最大测试值与第二偏移量的和值,确定为第二测试区间的第二端点值;s33、基于第一端点值和第二端点值,确定第一区间。

在步骤s31中,如上所述,在图5a和图5b中,第一功率最大测试值可以为vpmax,其与第一偏移量的差值可为第二测试区间的第一端点值v1′,这里,第一偏移量可以为预设值,其可使得第二测试区间的第一端点值大于第一测试区间的第一端点值。

在步骤s32中,如上所述,在图5a和图5b中,第一功率最大测试值可以为vpmax,其与第二偏移量的和值可为第二测试区间的第二端点值v2′,这里,第二偏移量可以为预设值,其可使得第二测试区间的第二端点值小于第一测试区间的第二端点值。

在上述步骤s31和s32中,作为示例,可以测试成批光伏电池中的多个光伏电池的最大功率值,第二测试区间的大小可以根据测试的多个光伏电池的最大功率值来确定,例如,可将第二测试区间设置为将所述测试的多个光伏电池的最大功率值包含在内即可。

在步骤s33中,第一端点值和第二端点值中的一者和另一者可以分别作为第二测试区间的下限值和上限值。

具体来说,在第一端点值是第二测试区间的下限值的情况下,第二端点值是第二测试区间的上限值;在第一端点值是第二测试区间的上限值的情况下,第二端点值是第二测试区间的下限值。

s4、基于第二测试区间中的多个第二测试值,以第二扫描速度对光伏电池进行第二扫描操作,获得光伏电池的与多个第二测试值对应的多个第二功率值,其中,第二扫描速度小于第一扫描速度。

在该步骤中,可以通过调整上面描述的可变负载使得第二测试值在在第二测试区间变化来执行第二扫描操作。作为示例,可以等间隔地从第二测试区间中选取多个第二测试值,以多个第二测试值对光伏电池进行第二扫描操作。但本申请不限于此,也可以随机选取多个第二测试值。

第二测试值可以是电压,但本申请不限于此,尽管本申请实施例中以电压作为测试值为例描述了测试光伏电池的最大功率的过程,但是可理解的是,第二测试值也可以是电流,以电流作为测试值测试光伏电池的最大功率的过程与本申请实施例中描述的电压扫描的过程类似,本领域技术人员可根据实际需要进行合理调整。

在一示例中,第二扫描操作可以是正向扫描操作。第二测试区间的第一端点值可以为第二测试区间的下限值,其第二端点值可以为第二测试区间的上限值。

在该示例中,在第一扫描操作为正向扫描操作的情况下,如图5a所示,第二测试区间的第一端点值可以大于第一测试区间的下限值,例如大于0v;第二测试区间的第二端点值可以小于第一测试区间的上限值,例如小于开路电压voc。

在第一扫描操作为反向扫描操作的情况下,如图5b所示,第二测试区间的第一端点值可以大于第一测试区间的上限值,例如大于0v;第二测试区间的第二端点值可以小于第一测试区间的下限值,例如小于开路电压voc。

在另一示例中,第二扫描操作可以是反向扫描操作。第二测试区间的第一端点值可以为第二测试区间的上限值,其第二端点值可以为第二测试区间的下限值。

在该示例中,在第一扫描操作为正向扫描操作的情况下,第二测试区间的第一端点值可以小于第一测试区间的上限值,例如小于开路电压voc;第二测试区间的第二端点值可以大于第一测试区间的下限值,例如大于0v。

在第一扫描操作为反向扫描操作的情况下,第二测试区间的第一端点值可以小于第一测试区间的上限值,例如小于开路电压voc;第二测试区间的第二端点值可以大于第一测试区间的下限值,例如大于0v。

第二扫描速度可以是指在第二扫描操作过程中第二测试值的变化率,例如第二测试值对时间求导。

作为示例,如图5a所示,第二扫描操作的第二扫描速度可以为(v2′-v1′)/(t3-t2),这里,第二扫描速度可小于第一扫描速度,即,可使得第二测试值的变化率小于第一测试值的变化率,从而使得第二扫描操作过程受到光谷电池自身的等效并联电容效应的影响较小,可以忽略不计。

然而,上述第二扫描操作不限于匀速扫描,也可以以诸如二次曲线形式的其他变速扫描进行扫描,例如,在以二次曲线形式进行变速扫描的情况下,可确定经过第二测试区间的第一端点值和第二端点值的二次曲线,然后在该曲线上选取多个第二测试值,以第一端点值、第二端点值以及二者之间的所述多个第二测试值进行第二扫描操作。在第二扫描操作为变速扫描的情况下,第二扫描速度可以是第二扫描操作过程中的平均速度。

在执行第二扫描操作的过程中,可获得与多个测试值对应的多个第二功率值。

具体来说,在第二测试值为电压测试值的情况下,可以在第二扫描操作过程中检测与多个第二测试值对应的电流值,以基于多个第二测试值和检测到的对应的电流值,来获得与多个第二测试值对应的多个第二功率值。

在第二测试值为电流测试值的情况下,可以在第二扫描操作过程中检测与多个第二测试值对应的电压值,以基于多个第二测试值和检测到的对应的电压值,来获得与多个第二测试值对应的多个第一功率值。

s5、确定多个第二功率值中的最大功率值以及与多个第二功率值中的最大功率值对应的第二测试值。

在该步骤中,可以通过比较在第二扫描操作中获得的多个第二功率值,确定多个第二功率值中的最大功率值,以确定与该最大功率值对应的第二功率最大测试值。

在第二测试值为电压测试值的情况下,第二功率最大测试值为电压值;在第二测试值为电流测试值的情况下,第二功率最大测试值为电流值。

在本申请实施例的光伏电池的扫描控制方法中,可以控制可变负载在有效脉宽内进行两次iv曲线扫描操作,具体来说,如图5a和图5b示例性示出的,可利用较短时间进行第一扫描操作(或者称为初次扫描)抓取第一最大功率值p点的第一功率最大测试值(或者称为最大功率点)vpmax点,然后,根据第一扫描操作抓取的第一功率最大测试值vpmax,进行第二扫描操作(或者称为正式扫描),从而可在包括第一功率最大测试值vpmax的第二测试区间内测试第二最大功率值,并且由于第二扫描操作的第二扫描速度可小于第一扫描操作的第一扫描速度,因此可使得第二扫描操作的测试值的变化率较小,趋近于0,使得光伏电池的等效并联电容效应对测试结果的影响较小,甚至可以忽略不计,从而提高了测试结果的精确度,找到光伏电池的真实最大功率值。

此外,作为示例,在图5a和图5b中,insol表示光源的闪光有效脉宽宽度,有效脉宽宽度例如可以在10ms至100ms的范围,但其不限于此,由于本申请的测试方法可以通过两次扫描允许放慢第二扫描操作中的第二扫描速度,从而避免或至少缓解光伏电池的等效并联电容效应对测试结果的影响,因此,本申请的光伏电池的扫描控制方法不仅适用于能够使测试值恒定的连续光源,也可适用于具有较短的脉宽的脉冲光源,特别是,即使是在脉宽很小(例如,10ms)的情况下,也同样可以精确地测试光伏电池的最大功率,极大地降低了对测试光源的要求,可适用于不同测试条件下的测试过程。

在上述示例中,如图5a和图5b所示,第一测试区间的两个端点值均与第二测试区间的端点值不同,因此可分别基于第一测试区间和第二测试区间分开地执行第一扫描操作和第二扫描操作。

在另一示例中,也可通过连续操作可变负载,实现两次扫描操作的连续扫描。图6a示出了第一扫描操作和第二扫描操作均为正向扫描的连续扫描的示意图,图6b示出了第一扫描操作为反向扫描且第二扫描操作为正向扫描的连续扫描的示意图。

如图6a所示,在第一扫描操作之后,可以再次执行从0v到开路电压voc或者从开路电压voc到0v的全范围扫描操作。全范围扫描操作可以包括依次执行的第三扫描操作、第二扫描操作(在上文中详细描述)和第四扫描操作。

具体来说,根据本申请实施例的光伏电池的扫描控制方法还可包括:基于第三测试区间中的多个第三测试值,对光伏电池进行第三扫描操作;基于第四测试区间中的多个第四测试值,对光伏电池进行第四扫描操作。

第三扫描操作可以在第一扫描操作之后在第二扫描操作之前,作为从第一测试区间到第二测试区间的过渡区间。

作为示例,可以通过以下方式确定第三测试区间:基于第一测试区间的第一端点值,确定第三测试区间的第一端点值;基于第二测试区间的第一端点值,确定第三测试区间的第二端点值;基于第三测试区间的第一端点值和第二端点值,确定第三测试区间。

具体来说,在图6a所示的情况下,第三测试区间的第一端点值可以确定为第一测试区间的第一端点值(例如第一测试区间的下限值),第三测试区间的第二端点值可以确定为第二测试区间的第一端点值(例如第二测试区间的下限值)。在此情况下,在执行第一扫描操作后,可将可变负载迅速归位到初始位置(即,与第一测试区间的第一端点值对应的位置),然后可从该初始位置开始以第三测试区间执行第三扫描操作,并在经历第三测试区间后到达第二测试区间的第一端点值,进而可继续以第二测试区间执行第二扫描操作,在上述过程中,可连续调节可变负载,无需断开电路分开地执行两次测量,改善了电路的控制。

此外,由于第三扫描操作是作为从第一扫描操作到第二扫描操作的过渡操作,其不用查找最大功率值,第三扫描操作的第三扫描速度对最终的测试结果没有影响,因此,第三扫描操作的第三扫描速度可以大于第二扫描速度,第三扫描操作的扫描时间(在图6a中为(t2-t5))可小于第二扫描操作的扫描时间(在图6a中为(t3-t2)),第三扫描操作的扫描时间也可小于第一扫描操作的扫描时间(在图6a中为(t1-t0))。

在图6b所示的情况下,第三测试区间的第一端点值可以确定为第一测试区间的第二端点值(例如第一测试区间的上限值),第三测试区间的第二端点值可以确定为第二测试区间的第一端点值(例如第二测试区间的下限值)。在此情况下,在执行第一扫描操作后,可以继续以第三测试区间执行第三扫描操作,并在经历第三测试区间后到达第二测试区间的第一端点值,进而可继续以第二测试区间执行第二扫描操作,在上述过程中,可连续调节可变负载,无需断开电路分开地执行两次测量,改善了电路的控制。

类似地,第三扫描操作的第三扫描速度可以大于第二扫描速度,第三扫描操作的扫描时间(在图6b中为(t2-t1))可小于第二扫描操作的扫描时间(在图6b中为(t3-t2)),第三扫描操作的扫描时间也可小于第一扫描操作的扫描时间(在图6b中为(t1-t0))。

第四扫描操作可以在第二扫描操作之后执行。作为示例,可以通过以下方式确定第四测试区间:基于第二测试区间的第二端点值,确定第四测试区间的第一端点值;基于第一测试区间的第二端点值,确定第四测试区间的第二端点值;基于第四测试区间的第一端点值和第二端点值,确定第四测试区间。

具体来说,在图6a所示的情况下,第四测试区间的第一端点值可以确定为第二测试区间的第二端点值(例如第二测试区间的上限值),第四测试区间的第二端点值可以确定为第一测试区间的第二端点值(例如第一测试区间的上限值)。

此外,第四扫描操作的第四扫描速度可以大于第二扫描速度,第四扫描操作的扫描时间(在图6a中为(t4-t3))可小于第二扫描操作的扫描时间(在图6a中为(t3-t2)),第四扫描操作的扫描时间也可小于第一扫描操作的扫描时间(在图6a中为(t1-t0))。

在图6b所示的情况下,第四测试区间的第一端点值可以确定为第二测试区间的第二端点值(例如第二测试区间的上限值),第四测试区间的第二端点值可以确定为第一测试区间的第一端点值(例如第一测试区间的上限值)。

此外,第四扫描操作的第四扫描速度可以大于第二扫描速度,第四扫描操作的扫描时间(在图6b中为(t4-t3))可小于第二扫描操作的扫描时间(在图6b中为(t3-t2)),第四扫描操作的扫描时间也可小于第一扫描操作的扫描时间(在图6b中为(t1-t0))。

在图6a和图6b的示例中,可以连续执行第一扫描操作和全范围扫描操作,实际上是对光伏电池在0v与开路电压voc之间执行了两次完整的扫描,第一扫描操作可用于初步确定最大功率点的范围(即,第二测试区间),全范围扫描操作可以用于获得作为正式测试的光伏电池在0v与开路电压voc之间的完整的测试曲线。如此,更有利于在实际测试过程中的可变负载的连续控制,并且可以在确定最大功率点的同时获得光伏电池在0v与开路电压voc之间的完整的测试曲线。

这里,考虑到在上述全范围扫描操作中,从第三扫描操作到第二扫描操作、从第二扫描操作到第四扫描操作存在三段扫描曲线和两个拐点,在实际测试操作中,电压测试值的斜率突变,可能导致电流的突变,会对扫描曲线形成尖刺现象,因此可对第三测试区间与第二测试区间之间的测试值变化量的变化或者第二测试区间与第四测试区间之间的测试值变化量的变化或者这两次测试值变化量的变化进行平滑处理。

在一示例中,可对第三测试区间与第二测试区间之间的测试值变化量和/或第二测试区间与第四测试区间之间的测试值变化量的变化进行中值平滑处理。

具体来说,如图7a所示,第三测试区间的第二端点值和第二测试区间的第一端点值可为b点,其对应的测试值可为v1′,可在第三测试区间确定在b点附近的a点,其对应的测试值可为va,可在第二测试区间确定在b点附近的c点,其对应的测试值可为vc,可使v1′=(va+vc)/2,从而实现对b点的中值平滑处理。第二测试区间与第四测试区间之间的测试值变化量的变化的中值平滑处理与上述过程相似,在此不再赘述。这里,图7a仅为示出中值平滑处理的示意性示图,故未示出具体坐标轴。

在另一示例中,可对第三测试区间与第二测试区间之间的测试值变化量和/或第二测试区间与第四测试区间之间的测试值变化量的变化进行扩展平滑处理。

具体来说,如图7b所示,第三测试区间的第二端点值和第二测试区间的第一端点值可为b点,其对应的测试值可为v1′,可在第三测试区间确定在b点附近的n个a点,可在第二测试区间确定在b点附近的n个c点,其中,n为大于1的正整数。可基于上述2n+1个点进行曲线拟合,并且以上述2n+1个点的横坐标在拟合得到的曲线上重新确定该2n+1个点。第二测试区间与第四测试区间之间的测试值变化量的变化的扩展平滑处理与上述过程相似,在此不再赘述。这里,图7b仅为示出扩展平滑处理的示意性示图,故未示出具体坐标轴。

在又一示例中,可对第三测试区间与第二测试区间之间的测试值变化量和/或第二测试区间与第四测试区间之间的测试值变化量的变化进行二次曲线平滑处理。

例如,在图6a所示的情况下,根据本申请实施例的光伏电池的扫描控制方法还可包括:根据第一测试区间的第一端点值、第二测试区间的第一端点值和第二扫描速度,确定多个第三测试值;根据第一测试区间的第二端点值、第二测试区间的第二端点值和第二扫描速度,确定多个第四测试值。

具体来说,如图7c所示,根据第一测试区间的第一端点值、第二测试区间的第一端点值和第二扫描速度,确定多个第三测试值的步骤可以包括:根据第一测试区间的第一端点值、第二测试区间的第一端点值和第二扫描速度,确定第三测试区间随扫描时间变化的二次曲线;基于第三测试区间随扫描时间变化的二次曲线,确定多个第三测试值。

在上述步骤中,可建立对第三测试区间进行平滑处理的二次曲线形式,例如,如图7c所示,对第三测试区间进行平滑处理的二次曲线形式可以表示为y=b1-m1(x-a1)2,其中,m1、a1和b1为待确定的未知量。在图6a所示的情况下,可根据第一测试区间的第一端点值确定第三测试区间的第一端点值,可根据第二测试区间的第一端点值确定第三测试区间的第二端点值,并且为了实现第三测试区间与第二测试区间之间的平滑过渡,第三测试值在与第二测试区间相交位置的变化率应与第二测试值在该相交位置的变化率相等,在图6a所示的情况下,第二测试值匀速变化,即,第二测试值的变化率恒定,第二测试值在该相交位置的变化率为第二扫描速度(即,图7c中的斜率k)。

因此,可确定上述二次曲线表达式y=b1-m1(x-a1)2上的三个已知量,即,第三测试区间的第一端点的坐标(0,v1)、第三测试区间的第二端点的坐标(t2,v1′)以及第二扫描速度k,从而可根据三个已知量建立三元方程组,以确定m1、a1和b1的值。这里,t2表示第三扫描操作的扫描时间,其可以根据全范围扫描操作的整个时间来确定,例如,其可以占据全范围扫描操作的整个时间的10%,但其不限于此,理论上,t2越小越好,以允许第二扫描操作占据全范围扫描操作的整个过程中的更多的时间,从而使得在第二测试区间一定时第二扫描速度可尽量小。在图7c所示的情况下,第二扫描速度k可以为(v2′-v1′)/(t3-t2),其中,(t3-t2)表示第二扫描操作的扫描时间,其可以根据全范围扫描操作的整个时间来确定,例如,其可以占据全范围扫描操作的整个时间(例如图7c中的t4)的80%,但其不限于此,理论上,(t3-t2)越大越好,以使得在第二测试区间一定时第二扫描速度可尽量小。

作为示例,第三测试区间的二次曲线表达式y=b1-m1(x-a1)2的具体求解过程如下:

可将坐标(0,v1)和坐标(t2,v1′)分别代入到二次曲线表达式y=b1-m1(x-a1)2,获得如下表达式(1)和(2):

v1=b1-m1(-a1)2(1)

v1′=b1-m1(t2-a1)2(2)

可对二次曲线表达式y=b1-m1(x-a1)2求导,求导表达式可表示为如下式(3):

y′=-2m1(x-a1)(3)

其中,y′可以等于第二扫描速度k,因此,上式(3)可表示为:

k=-2m1(t2-a1)(4)

在上式(1)、(2)和(4)中,v1、v1′、t2和k为已知量,因此,可建立关于m1、a1和b1未知量的三元方程组,以根据数学方法求解m1、a1和b1的值。

在求解出m1、a1和b1的值后,可确定第三测试区间的二次曲线表达式y=b1-m1(x-a1)2,从而可基于该表达式选择多个第三测试值。

与上面描述的确定多个第三测试值的步骤的类似,作为示例,如图7c所示,根据第一测试区间的第二端点值、第二测试区间的第二端点值和第二扫描速度,确定多个第四测试值的步骤可以包括:根据第一测试区间的第二端点值、第二测试区间的第二端点值和第二扫描速度,确定第四测试区间随扫描时间变化的二次曲线;基于第四测试区间随扫描时间变化的二次曲线,确定多个第四测试值。

在上述步骤中,可建立对第四测试区间进行平滑处理的二次曲线形式,例如,如图7c所示,对第四测试区间进行平滑处理的二次曲线形式可以表示为y=b2-m2(x-a2)2,其中,m2、a2和b2为待确定的未知量。在图6a所示的情况下,可根据第一测试区间的第二端点值确定第四测试区间的第二端点值,可根据第二测试区间的第二端点值确定第四测试区间的第一端点值,并且为了实现第二测试区间与第四测试区间之间的平滑过渡,第四测试值在与第二测试区间相交位置的变化率应与第二测试值在该相交位置的变化率相等,在图6a所示的情况下,第二测试值匀速变化,即,第二测试值的变化率恒定,第二测试值在该相交位置的变化率为第二扫描速度(即,图7c中的斜率k)。

因此,可确定上述二次曲线表达式y=b2-m2(x-a2)2上的三个已知量,即,第四测试区间的第一端点的坐标(0,v2′)、第三测试区间的第二端点的坐标(t4,v2)以及第二扫描速度k,从而可根据三个已知量建立三元方程组,以确定m2、a2和b2的值。这里,t4表示第四扫描操作的扫描完成时间,其可以根据全范围扫描操作的整个时间来确定,例如,可以使得(t4-t3)占据全范围扫描操作的整个时间的10%,但其不限于此,理论上,(t4-t3)越小越好,以允许第二扫描操作占据全范围扫描操作的整个过程中的更多的时间,从而使得在第二测试区间一定时第二扫描速度可尽量小。如上所述,在图7c所示的情况下,第二扫描速度k可以为(v2′-v1′)/(t3-t2),其中,(t3-t2)表示第二扫描操作的扫描时间。

作为示例,第四测试区间的二次曲线表达式y=b2-m2(x-a2)2的具体求解过程如下:

可将坐标(0,v2′)和坐标(t4,v2)分别代入到二次曲线表达式y=b2-m2(x-a2)2,获得如下表达式(5)和(6):

v2′=b2-m2(-a2)2(5)

v2=b2-m2(t4-a2)2(6)

可对二次曲线表达式y=b2-m2(x-a2)2求导,求导表达式可表示为如下式(7):

y′=-2m2(x-a2)(7)

其中,y′可以等于第二扫描速度k,因此,上式(7)可表示为:

k=-2m2(t2-a2)(8)

在上式(5)、(6)和(8)中,v2、v2′、t4和k为已知量,因此,可建立关于m2、a2和b2未知量的三元方程组,以根据数学方法求解m2、a2和b2的值。

在求解出m2、a2和b2的值后,可确定第四测试区间的二次曲线表达式y=b2-m2(x-a2)2,从而可基于该表达式选择多个第四测试值。

如图7c所示,第三扫描操作、第二扫描操作和第四扫描操作的全范围扫描操作的测试值随时间可平滑变化,以便于操作可变负载实现连续的扫描操作。

此外,图8示出了全范围扫描操作过程中的扫描趋势示意图。在图8中,横轴为时间(单位为ms),左侧纵轴表示电压(单位为伏安),右侧纵轴表示速度/加速度,这里仅为示出二者的变化趋势,因此右侧纵轴可为无量纲的归化数值。如图8所示,在第二扫描操作期间,第二测试值的变化量接近于0,例如,在第二测试值为电压v时,dv/dt=0,即,扫描速度为0。如此,可克服光伏电池的等效并联电容效应,以精准测试光伏电池的最大功率。此外,如图8所示,在第二扫描操作期间,电压的扫描加速度可以为恒定值。

图9示出了根据本申请的示例性实施例的光伏电池的扫描控制方法与根据现有技术的光伏电池的扫描控制方法的测试结果的比较示意图。在图9中,横轴为时间,纵轴为正向扫描和反向扫描得到iv曲线的偏差。在图9的示例中,被测试的光伏电池为ibc高容性的太阳电池组件,通过现有技术的常规扫描方法需要的脉冲宽度约为150ms-250ms,使用根据本申请实施例的扫描方法需要的脉冲宽度约为50ms-70ms,从图9中可以看出,常规扫描方法的正向扫描和反向扫描得到iv曲线的偏差较大,大于2.50%,而根据本申请实施例的扫描方法的正向扫描和反向扫描得到iv曲线的偏差远小于常规扫描方法的偏差,可小于1.36%。由此可见,根据本申请实施例的扫描方法的测试结果更精确。

根据本申请实施例的光伏电池的扫描控制方法可以执行两次扫描操作,并且可在第一扫描操作中快速地初步确定最大功率点所在的区域(即,第二测试区间),从而可针对每一个被测电池有针对性地确定最大功率点,以精确地测试光伏电池的最大功率。

尽管在附图中以s1、s2、s3等标号标记了各个步骤,但是该标号仅是为了便于说明,本申请的各个步骤可以不按所示出或讨论的顺序来执行,也可按基本同时的方式或按相反的顺序来执行。

本申请的另一方面提供一种光伏电池的扫描控制装置。图10示出了根据本申请的示例性实施例的光伏电池的扫描控制装置的示意性框图。如图10所示,所述装置包括第一扫描单元100、第一确定单元200、区间确定单元300、第二扫描单元400和第二确定单元500。

第一扫描单元100可以确定第一测试区间,基于第一测试区间中的多个第一测试值,以第一扫描速度对光伏电池进行第一扫描操作,获得光伏电池的与多个第一测试值对应的多个第一功率值。

第一确定单元200可以确定与多个第一功率值中的最大功率值对应的第一功率最大测试值。

区间确定单元300可以基于第一功率最大测试值,确定第二测试区间。

第二扫描单元400可以基于第二测试区间中的多个第二测试值,以第二扫描速度对光伏电池进行第二扫描操作,获得光伏电池的与多个第二测试值对应的多个第二功率值。这里,第二扫描速度小于第一扫描速度。

第二确定单元500可以确定多个第二功率值中的最大功率值以及与多个第二功率值中的最大功率值对应的第二功率最大测试值。

第一扫描单元100、第一确定单元200、区间确定单元300、第二扫描单元400和第二确定单元500可以根据如上述图1至图9所示的方法实施例中的光伏电池的扫描控制方法执行所述方法中的相应步骤,例如通过第一扫描单元100、第一确定单元200、区间确定单元300、第二扫描单元400和第二确定单元500可执行的机器可读指令来实现,第一扫描单元100、第一确定单元200、区间确定单元300、第二扫描单元400和第二确定单元500的具体实现方式可参见上面描述的方法实施例,在此不再赘述。

本申请的另一方面提供一种电子设备,电子设备包括处理器和存储器。存储器存储有计算机程序。当所述计算机程序被处理器执行时,电子设备可以执行如上述图1至图9所示的方法实施例中的光伏电池的扫描控制方法的步骤,具体实现方式可参见方法实施例,在此不再赘述。

本申请的另一方面提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质,当所述计算机程序被处理器执行时可以执行如上述图1至图9所示的方法实施例中的光伏电池的扫描控制方法的步骤,具体实现方式可参见方法实施例,在此不再赘述。

根据本申请的光伏电池的扫描控制方法、装置及电子设备,可以通过具有不同扫描速度的两次扫描操作来提高测试光伏电池的最大功率点的准确度。

此外,根据本申请的光伏电池的扫描控制方法、装置及电子设备,通过基于第一功率最大测试值和偏移量来确定第二测试区间,可以允许第二扫描操作的扫描速度放慢,从而可在光源的脉冲宽度较小的情况下实现精确的测试,降低对测试光源的要求。

此外,根据本申请的光伏电池的扫描控制方法、装置及电子设备,根据第一测试区间和第二测试区间确定第三测试区间和第四测试区间,以实现全范围扫描操作,从而获得光伏电池的完整的伏安特性曲线。

此外,根据本申请的光伏电池的扫描控制方法、装置及电子设备,可以对全范围扫描操作过程中的测试值的变化曲线进行平滑处理,以有利于在实际测试过程中对诸如可变负载的电子器件的操作。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,均可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,又例如,多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口、装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性、机械或其他的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory,rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory,ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本申请的具体实施方式,用以说明本申请的技术方案,而非对其限制,本申请的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

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