本發(fā)明涉及一種串聯(lián)光伏組件多峰P-U曲線劃分區(qū)間方法。

背景技術(shù)：
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社會的快速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的飛速增長使得世界各國對能源的需求日益增加，然而傳統(tǒng)的化石能源在無止境的開采下卻面臨著枯竭的危險，人們迫切希望能用一種可再生的清潔新能源來替代儲量有限，污染嚴(yán)重的傳統(tǒng)化石能源。太陽能作為一種無污染的可再生能源，是國際社會公認(rèn)的替代能源。

因為光伏組件的造價較高，占整個光伏系統(tǒng)造價的比重很大且轉(zhuǎn)化效率低。為降低整個系統(tǒng)造價并提高對太陽能的利用率，對光伏組件的最大功率點(diǎn)跟蹤是有效途徑之一，而傳統(tǒng)的MPPT方法是基于光伏組件的特性及其輸出功率曲線的單峰性。光伏組件在實際運(yùn)行中總會受到不同程度的陰影遮擋，理論與實驗都驗證了光伏組件在受到局部遮擋時P-U曲線會出現(xiàn)多峰值。多峰值容易導(dǎo)致最大功率點(diǎn)追蹤錯誤，從而降低光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率，如果把多峰值追蹤轉(zhuǎn)化為單峰追蹤，將能準(zhǔn)確快速地實現(xiàn)最大功率點(diǎn)的追蹤。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明旨在針對現(xiàn)有的串聯(lián)光伏組件受陰影遮擋時P-U曲線出現(xiàn)多峰值點(diǎn)，追蹤全局最大功率點(diǎn)難以實現(xiàn)問題，提出了一種串聯(lián)光伏組件多峰功率曲線劃分區(qū)間方法，將多峰值P-U曲線分解為多個單峰值區(qū)間，進(jìn)而可以進(jìn)行單峰值的最大功率點(diǎn)跟蹤。

按此目的提供一種串聯(lián)光伏組件多峰P-U曲線劃分區(qū)間方法，擬采用以下技術(shù)方案：

本文提供一種串聯(lián)光伏組件多峰P-U曲線區(qū)間劃分方法，其特征是n個兩端反向并聯(lián)有旁路二極管的光伏組件串聯(lián)，當(dāng)光伏組件出現(xiàn)陰影遮擋時，串聯(lián)光伏組件輸出P-U曲線出現(xiàn)多峰值點(diǎn)，檢測串聯(lián)光伏組件工作開路電壓，首先把P-U曲線劃分為n個小區(qū)間，然后利用函數(shù)凹凸性判定每個區(qū)間是否存在波谷點(diǎn)，進(jìn)而按照波谷點(diǎn)的分布，把多峰P-U曲線劃分為多個單峰區(qū)間，具體實施步驟如下：

I.檢測串聯(lián)光伏組件的開路電壓U_oc，組串包含n個光伏組件，計算得到單個光伏組件開路電壓V_oc＝U_oc/n，可以初步把P-U曲線劃分為n+1個小區(qū)間：[0，V_oc]，[V_oc，2V_oc]，…[(n-1)V_oc，nV_oc]，各區(qū)間連接點(diǎn)處的電壓值分別為V_oc，2V_oc，…，(n-1)V_oc；

II.由光伏組件銘牌確定α，(u_oc為銘牌提供的單個光伏組件標(biāo)準(zhǔn)測試條件下開路電壓，u_m為單個光伏組件標(biāo)準(zhǔn)測試條件下最大功率點(diǎn)處電壓，單晶硅光伏組件的α約為0.82，多晶硅光伏組件的α約為0.81，非晶硅光伏組件的α約為0.78)；

III.檢測α*V_oc，V_oc處的功率值，設(shè)為P(α*V_oc)，P(V_oc)，比較α*V_oc，V_oc中點(diǎn)處的計算功率值和實際功率值：

若則P-U曲線在[α*V_oc，V_oc]為凹函數(shù)，即此區(qū)間存在波谷點(diǎn)，記錄第一個存在波谷的區(qū)間連接點(diǎn)電壓值V_oc，定義U₁＝V_oc；

若則P-U曲線在[α*V_oc，V_oc]為凸函數(shù)，即此區(qū)間不存在波谷點(diǎn)；

IV.繼續(xù)進(jìn)行α*2V_oc，2V_oc處的檢測，依次重復(fù)比較過程直至比較處的計算值和實際功率值結(jié)束，若所有區(qū)間都不存在波谷，則P-U曲線為單峰值曲線，若有m個區(qū)間內(nèi)存在波谷點(diǎn)，則按照檢測順序依次把各存在波谷的區(qū)間連接點(diǎn)電壓值定義為U1，U2，…，U_m，其中1≤m≤k-1，即多峰P-U曲線存在m個波谷點(diǎn)，把多峰P-U曲線劃分為m+1個單峰區(qū)間分別為[0，U₁]，[U₁，U₂]，…，[U_m-1，U_m]；

V.當(dāng)外界環(huán)境條件發(fā)生變化后，返回執(zhí)行步驟I-IV，重新對P-U曲線進(jìn)行劃分區(qū)間。

2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的串聯(lián)光伏組件多峰功率曲線區(qū)間劃分方法，如果外界環(huán)境條件發(fā)生變化后，則返回權(quán)利要求1中步驟I-V，重新對P-U曲線進(jìn)行劃分區(qū)間。

本發(fā)明通過仿真和實驗驗證，確定當(dāng)光伏組件出現(xiàn)陰影遮擋時，串聯(lián)光伏組件輸出P-U曲線出現(xiàn)多峰值點(diǎn)，并且會呈現(xiàn)出多個波谷點(diǎn)，波谷點(diǎn)都是出現(xiàn)在Voc，2Voc，…，nVoc等電壓節(jié)點(diǎn)的左側(cè)，檢測α*kV_oc，kVoc處的功率值，計算出α*kV_oc，kV_oc中點(diǎn)的功率值比較處的實際功率值和計算值，根據(jù)函數(shù)的凹凸性就能判別出此節(jié)點(diǎn)附近是否存在波谷點(diǎn)，最終實現(xiàn)整個P-U曲線的區(qū)間劃分。

附圖說明：

圖1為四塊串聯(lián)光伏組件電路連接示意圖。

圖2為四塊串聯(lián)光伏組件電路連接仿真圖。

圖3為在不同局部遮擋情況下四塊串聯(lián)光伏組件輸出P-U仿真曲線圖。

圖4為引入曲線凹凸性判定不同局部遮擋情況下四塊串聯(lián)光伏組件輸出P-U仿真曲線圖。

圖5為本發(fā)明流程圖。

具體實施方式：

以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，因此不應(yīng)以此具體實施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖1為四塊串聯(lián)光伏組件電路示意圖，其中，PVM1-PVM4均為160W光伏組件，標(biāo)準(zhǔn)測試條件下，即光強(qiáng)為1000W/m²，溫度為25℃條件下，開路電壓、短路電流、最大功率點(diǎn)處電壓值和電流值分別為34.2V、9.2A、20V和7.95A，U_oc表示整個串聯(lián)光伏組件輸出電壓值，S表示光照強(qiáng)度，單位為W/m²，T為環(huán)境溫度，四塊光伏板工作在同一溫度環(huán)境下。

圖2為四塊串聯(lián)光伏組件電路連接仿真圖，光伏組件受遮擋程度不同產(chǎn)生的光生電流不同，S不同光伏組件產(chǎn)生的光生電流同樣也不同，因此仿真時一般以S值的不同來表示光伏組件受遮擋程度的不同，S的值越小，表示受遮擋程度越大，S值相同時表示光伏組件不受遮擋，T表示環(huán)境溫度，單位為℃。

圖3所示四塊串聯(lián)光伏組件在同一環(huán)境溫度下局部遮擋和無遮擋情況下輸出功率-電壓(P-U)仿真曲線圖，其中曲線1表示PVM1-PVM4所受光照強(qiáng)度都為1000W/m²即沒有出現(xiàn)陰影遮擋，曲線2，3，4則為光伏組件中分別有1塊，2塊，3塊光伏板受遮擋時的P-U仿真曲線圖，由圖中可以看出：由于光伏組件在同一溫度環(huán)境下工作，不考慮溫度對工作電壓的影響，光照強(qiáng)度的大小對開路電壓的影響較小，當(dāng)光伏組件中分別有1塊，2塊，3塊光伏板受遮擋時，P-U曲線會出現(xiàn)分別出現(xiàn)1，2，3個波谷點(diǎn)。

圖4中可以看出當(dāng)光伏組件受遮擋時，波谷點(diǎn)會出現(xiàn)固定的小區(qū)間內(nèi)：[0，V_oc]，[V_oc，2V_oc]，…[(n-1)V_oc，nV_oc]，其中V_oc＝U_oc/n，U_oc為光伏組件工作電壓，并且波谷點(diǎn)會出現(xiàn)在α*kV_oc，kUoc之間，通過判定節(jié)點(diǎn)附近曲線的凹凸性就能判定出節(jié)點(diǎn)左側(cè)是否有節(jié)點(diǎn)，據(jù)此可以把串聯(lián)光伏組件受遮擋時的P-U曲線劃分為多個單峰P-U區(qū)間，具體步驟如下：

I.檢測串聯(lián)光伏組件的開路電壓U_oc，組串包含n個光伏組件，計算得到單個光伏組件開路電壓V_oc＝U_oc/n，可以初步把P-U曲線劃分為n+1個小區(qū)間：[0，V_oc]，[V_oc，2V_oc]，…[(n-1)V_oc，nV_oc]，各區(qū)間連接點(diǎn)處的電壓值分別為V_oc，2V_oc，…，(n-1)V_oc；

II.由光伏組件銘牌確定α，(u_oc為銘牌提供的單個光伏組件標(biāo)準(zhǔn)測試條件下開路電壓，u_m為單個光伏組件標(biāo)準(zhǔn)測試條件下最大功率點(diǎn)處電壓)；

III.檢測α*V_oc，V_oc處的功率值，設(shè)為P(α*V_oc)，P(V_oc)，比較α*V_oc，V_oc中點(diǎn)處的計算功率值和實際功率值：

若則P-U曲線在[α*V_oc，V_oc]為凹函數(shù)，即此區(qū)間存在波谷點(diǎn)，記錄第一個存在波谷的區(qū)間連接點(diǎn)電壓值V_oc，定義U₁＝V_oc，如圖4中A，B，C，D四個點(diǎn)分別為P-U曲線在[α*V_oc，V_oc]出現(xiàn)多峰時的P(α*V_oc)，P(V_oc)；

若則P-U曲線在[α*V_oc，V_oc]為凸函數(shù)，即此區(qū)間不存在波谷點(diǎn)，如圖4中曲線1，2，3在[α*V_oc，V_oc]所呈現(xiàn)的；

IV.繼續(xù)進(jìn)行α*2V_oc，2V_oc處的檢測，圖4中E，F(xiàn)，G，H點(diǎn)分別表示P-U曲線在[α*2V_oc，2V_oc]出現(xiàn)多峰時的P(α*2V_oc)，P(2V_oc)，依次重復(fù)比較過程直至比較處的計算值和實際功率值結(jié)束，若所有區(qū)間都不存在波谷，則P-U曲線為單峰值曲線，若有m個區(qū)間內(nèi)存在波谷點(diǎn)，則按照檢測順序依次把各存在波谷的區(qū)間連接點(diǎn)電壓值定義為U1，U2，…，U_m，其中1≤m≤k-1，即多峰P-U曲線存在m個波谷點(diǎn)，把多峰P-U曲線劃分為m+1個單峰區(qū)間分別為[0，U₁]，[U₁，U₂]，…，[U_m-1，U_m]；

V.當(dāng)外界環(huán)境條件發(fā)生變化后，返回執(zhí)行步驟I-IV，重新對P-U曲線進(jìn)行劃分區(qū)間。

以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。由于本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書定義，而非由說明書定義，因此落入權(quán)利要求的邊界和界限內(nèi)的所有變化，或這種權(quán)利要求邊界和界限的等同方法都被本文權(quán)利要求包含。