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I-V曲线校正方法-基于SDM的数值方法
05-07 14:44
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I-V曲线校正方法-基于SDM的数值方法:

校正程序

表1总结了所有被研究和实现的方法,并将其分为前8个类(A、B、C、D、E、F、G或H)之 一。对于每种方法,还包括了所需的内在系数的列表。为了澄清这些系数的含义,表2包含了每 个所需的内在系数的一行,并提供了一种如果制造商没有提供的方法来估计其值的参考。在本 节的其余部分,将简要解释每一种研究的方法,提供要应用的方程。

C01:理想单二极管模型

与任何数值方法一样,这种方法都是基于太阳能电池的物理模型。模拟光伏器件I-V特性 曲线的Z扩展的底层模型是单二极管模型(SDM),它包括一个电流源、一个二极管和两个寄生 电阻:串联电阻Rs和并联或并联电阻Rsh(见图1)。然而,可以在文献中找到一些简化的方法 ,其中一种或两种寄生电阻都被忽略了。在D一种方法中,将解决SDM的Z简单版本,称为“三 参数模型”(我们称为理想的SDM或ISDM),而不包括任何寄生抗性,i。e., 假设串联电阻为 接收站= 0 W和平行电阻可以去除(Rsh! ¥).与该模型相关的数学表达式(式(75):

理想单二极管模型

可以看出,从实验曲线的I-V对中只能确定三个未知参数:光生成电流Iph、暗饱和电流Is 和二极管理想因子m。Z初,这些参数的值是指初始条件(G1,T1)可以估计。但是,将这些参数 的值校正到固定的参考条件可能非常方便,例如STC。事实上,有一些表达式用于将这些参数从 测量条件(G,T)转换为(GSTC, TSTC),反之亦然。许多作者[49,87,88]提供了相当于(方程 (76))的表达式来纠正Iph,而可以找到不同的方法来表示的依赖性是对器件温度T,类似于 (式(77))。

其中q = 1.602176634 10 19在这种情况下,应该假定为一个从eV转换为焦耳的无量纲因子 。 使用(公式(76)-(79)),可以将这些参数转换为任何参数(G2、T2),这样模型就可 以模拟任何期望目标条件下的I-V曲线。因此,目标是利用(G1,T1),以便稍后模拟在(G2,T2). 从一个离散的I-V对集合中识别参数可以使用一个数值曲线拟合程序来执行(例如,包括在 Matlab[19]的优化工具箱中)。

理想单二极管模型

C02:简化的单二极管模型

在文献中,有报道称后者的ISDM可能非常不准确,因此许多作者提出了包括一系列电阻Rs ,而只忽略了平行电阻Rsh,如图3所示。该模型的行为使用(公式(78))进行描述:

简化的单二极管模型

简化的单二极管模型

因此,有四个未知参数:(Iph,是, m, Rs).Z后,这些数值方法大多都假设了级数电阻 接收站作为一个常数的内在参数(式(79)),不依赖于G或T。

接收站=接收站,STC

C03:单二极管模型

复杂性的下一步可以通过假设存在一个并行电阻Rsh来实现,从而得到一个与图1中所示的 等效电路,它对应于其“五参数”版本中的经典单二极管模型(方程(9))。在这种情况下,使 用拟合工具的方程组由(公式(9)、(76)、(77)、(79)和(80))组成,假设平行电阻Rsh 也是恒定的:Rsh=Rsh,STC

C04:单二极管型号(b)

该方法试图对前一种方法进行改进。虽然串联电阻接收站继续被认为是一个常数,对于平 行电阻Rsh,对辐照度G的依赖通过(式(81))表示:

单二极管型号(b)

C05:拉斯切尔方程

基于实验数据,Ruschel等人。[18]指出,由于低辐照度水平的非线性行为,以前的方法 对于平行电阻不够准确。因此,在那篇论文中,有一个替代的翻译方程Rsh提出,引入两个额 外的拟合参数,h和λ,它们依赖于单元技术(式(82)):

拉斯切尔方程

C06: PVSYST方法

PVsyst是一个软件,它实现了多个模型,供工程师用于设计不同类型的光伏项目[89]。为 了解决与平行电阻Rsh建模所产生的困难有关的问题,在本软件[52]中使用了表达式(等式(8 3)):

PVSYST方法

其中,m和ν是每种不同技术必须事先知道的值,以及Rsh, STC(平行电阻Rsh在GSTC= 1000 W/m 2)应在从初始曲线中识别其他参数时确定。 后一个公式可以简化,假设m和m之间的固定比率RRsh,STC,以这种方式,(式(83))可 以重写为(式(84))[18](每种技术应给出此比率R,而不是m):

PVSYST方法

C07:沃克方程

虽然这是Z广为人知的方程来表示暗饱和电流之间的关系是而器件温度T为(式(77)) ,其他作者[53,90]更倾向于使用一个稍微不同的表达式,其中T的比值/TSTC提高3/m(而不是 仅提高3),因为这种替代方法似乎更适合相同情况下的实验数据(式(85)):

沃克方程

因此,本文提到的作为C07的方法正是使用(公式(9)、(76)、(79)、(84)和(85)) 在STC条件下确定五个未知参数进行曲线拟合的结果。

C08:劳里诺方法

为了提高精度,一些作者还包括了串联电阻的额外依赖性接收站设备温度。这就是劳里诺 等人的情况。[54],其中通过串联电阻Rs的温度系数k假设有直接的线性依赖,仅在他们自己的IEC60891:2021 [3]中引入(程序1和2)。事实上,(式(57))也被建议使用(式(76))、 (式(84)和(85))来转换固有系数。

C09:丁的表达

经过深入的分析后,Ding等人。[55]给出了一个模拟串联电阻的表达式接收站作为温度的 函数(式(86)):

Rs (T) = Rs0K· exp (Bs · T)

其中假设T用开尔文表示,接收站0K是在0k时的串联电阻,和生于是一个必须从实验数据中拟合的参数。在这种方法中,而不是确定的值接收站,STC,其目的是进行估计接收站0K.

C10:Cotfas方法

该方法使用(公式(76)、(77)和(80))进行翻译Iph,Is和Rsh,而它提出了系列抗 性Rs的替代表达式,它不仅依赖于T,也依赖于G(式(87)):

Cotfas方法

其中假设T用kelvin表示,B=为0.271(在原论文中称为β)假设为常数。 Z后,方法C11、C12、C13、C14、C15分别与方法C01、C02、C06、C07、C08完全相同,仅改变(式(88))(式(88)), 这也是基于方法A10:

image

其中x,如前面所述,只是一个拟合参数,它解释了光诱导电流Iph和辐照度G之间可能的非线性。x的值应该由实验数据来确定,因为它不是由制造商提供的。


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