申请/专利权人：合肥工业大学

申请日：2022-07-13

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN115208309B

主分类号：H02S50/00

分类号：H02S50/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2022.11.04#实质审查的生效;2022.10.18#公开

摘要：本发明提供了一种基于I‑V特性曲线的光伏组件电流失配故障诊断方法，属于光伏发电技术领域。该故障诊断方法首先获取光伏组件的I‑V输出特性曲线数据，然后对I‑V输出特性曲线数据进行平滑处理以消除异常数据值，以光伏组件平滑后的I‑V特性曲线上每相邻两点构成直线，计算每相邻两直线间的夹角，得到光伏组件电流失配故障特征值，通过判断电流失配故障特征值的最小值与给定阈值的关系诊断电流失配故障。本发明利用光伏组件I‑V特性曲线可以简单快捷地诊断出电流失配故障，适用于具备光伏组件I‑V扫描功能的光伏系统，可以有效预防电流失配故障带来的危害，有利于提高光伏系统的可靠性和发电效率。

主权项：1.一种基于I-V特性曲线的光伏组件电流失配故障诊断方法，该故障诊断方法涉及的光伏组件为光伏组串中的一个，所述光伏组串由多个结构相同的光伏组件串联而成，每个光伏组件由三个结构相同的光伏子串串联构成，每个光伏子串包括c个光伏电池单元和一个旁路二极管，c个光伏电池单元串联后与旁路二极管反并联；所述故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，先通过带有I-V扫描功能的优化器获取光伏组件的I-V输出特性曲线上的电压-电流数据，得到n组数据，然后对该n组数据按照电压值从大到小依次进行排序，得到排序后的n组数据，将排序后的n组数据组成一个集合G1，G1＝[U0，I0，U1，I1，...Ui，Ii，...，Un-1，In-1]，其中，Ui为排序电压，Ii为与排序电压Ui对应的排序电流，i为排序序号，i＝0，1...n-1；在集合G1的n组数据中，U0＝VOC，I0＝0且Un-1＝0，In-1＝ISC，其中，VOC为光伏组件的开路电压，ISC为光伏组件的短路电流；步骤2，令集合G1中的n个排序电压Ui的值保持不变，对集合G1中的n个排序电流Ii进行N轮平滑处理，其中N为正整数，具体如下：定义步骤1得到的排序电流Ii为0轮平滑排序电流，并改写为I0i，定义经过j轮平滑处理后得到的排序电流为j轮平滑排序电流Iji，其中，j＝1，2...N，i＝0，1...n-1；以0轮平滑排序电流I0i为起点，按照j＝1，2...N的顺序依次对前一轮平滑处理后的电流进行平滑处理，j轮平滑排序电流Iji的赋值规则如下：1当排序序号i＝1至n-2时，若满足Ij-1i-1≤Ij-1i≤Ij-1i+1，则Iji＝Ij-1i；若不满足Ij-1i-1≤Ij-1i≤Ij-1i+1，则2当排序序号i＝0时，则Ij0＝I0；3当排序序号i＝n-1时，则Ijn-1＝In-1；N轮平滑处理完成后，得到n个N轮平滑排序电流INi，将该n个N轮平滑排序电流INi赋值到集合G1中，并将赋值后的集合G1记为集合G2，G2＝[Us_0，Is_0，Us_1，Is_1，...Us_i，Is_i，...，Us_n-1，Is_n-1]，其中，Is_i为平滑电流，Us_i为与平滑电流Is_i对应的平滑电压，Us_i＝Ui，Is_i＝INi，i＝0，1...n-1；步骤3，根据步骤2得到的集合G2中的n组数据，以平滑电压Us_i为横轴，以平滑电流Is_i为纵轴，在平面坐标系中找到与n组数据对应的n个数据点，并连接成为一条I-V特性曲线；步骤4，对步骤3得到的I-V特性曲线进行电流失配诊断，具体包括以下步骤：步骤4.1，在步骤3所述的平面坐标系上，作步骤3得到的n个数据点中的每两个相邻数据点之间的连线，共得到n-1条直线，记n-1条直线中的任意一条直线为直线Lt，按照平滑电压由小向大方向排序，将该n-1条直线组成一个集合G3，G3＝[L1，L2，...Lt，...，Ln-1]，其中t＝1，2，...，n-1；将直线Lt的左端数据点记为起点，右端数据点记为终点，并将直线Lt的斜率记为kt，斜率kt的计算式为： 其中，Is_t为直线Lt终点处的平滑电流，Is_t-1为直线Lt-1终点处的平滑电流，Us_t为直线Lt终点处的平滑电压，Us_t-1为直线Lt-1终点处的平滑电压；步骤4.2，按照t＝1，2，...，n-1的顺序，计算集合G3中每相邻两条直线Lt之间的夹角，共得到n-2个夹角，记n-2个夹角中的任意一个为夹角θm，m＝1，2，...，n-2，将组成夹角θm的两条直线分别记为前一直线Lm和后一直线Lm+1，夹角θm的计算式为： 其中，km为前一直线Lm的斜率，km+1为后一直线Lm+1的斜率；步骤4.3，定义Xθm为夹角θm的符号函数，m＝1，2，...，n-2，符号函数Xθm的表达式为： 定义电流失配特征值Fθm，m＝1，2，...，n-2，电流失配特征值Fθm的计算式为：Fθm＝θmXθm通过计算共得到n-2个电流失配特征值Fθm，取其中的最小值记为最小电流失配特征值Fmin；步骤4.4，根据步骤4.3得到的最小电流失配特征值Fmin和预先给定的阈值ε，进行电流失配诊断，具体的：若Fmin＜ε，则该光伏组件I-V特性曲线存在异常下凹拐点，该光伏组件存在电流失配；若Fmin≥ε，则该光伏组件不存在电流失配。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 合肥工业大学 基于I-V特性曲线的光伏组件电流失配故障诊断方法

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