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校正I-V曲线常用的方法-代数方法
05-08 04:26
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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。

B01:喷嘴的方法 

根据布莱瑟和Rossi [42],为了修正在初始条件下测量的I-V曲线(G1,T1)到新的条件 (G2,T2),可以执行以下步骤:

(a)应计算辅助曲线U(未校正),保持电压 每个点j的分量不变(公式(41)),但根据(公式(42))对电流分量进行移动: 

喷嘴的方法

其中= (G2/GSTC) · aSTC是指G2(缩放由制造商提供的值)[83]。

(b)短路电流ISC,U未校正的曲线必须用各种方法来确定 在V = 0附近的点的插值[76]。这个ISC,U也已经短路电流ISC,2 Z终修正后的曲线。

(c)以类似的方式,开路电压voc,u同样通过对I = 0附近的点的插值[76]来确定未校正的曲线 。 

(d)校正曲线的开路电压的Z终值应使用(公式(43))进行估算,其中第1版是原始曲线的开 路电压,Vth1是电池温度下的热电压吗T1,ns为串联的细胞数,m为二极管理想因子。

喷嘴的方法

(e)对于未校正曲线U中的每一个点j,对电压比较进行缩放 根据式(式(45)),保持电流分量不变,得到Z终修正的曲线:

喷嘴的方法

B02:阿隆索-阿贝拉法 

在这个方法中,[43],ISC2和第2版首先计算与修正后曲线对应的曲线,然后应用一系列 的位移来拟合单个点,使新的修正曲线在这些点精确地与轴相交。为了纠正从(G1,T1)至(G2 ,T2),我们继续进行如下所述:

(a)的值ISC2和第2版修正后的曲线是通过 (式(46)和(47)),假设a指G2:

阿隆索-阿贝拉法

(b)对于原始曲线的每个点j,当前分量应移动到 DIk=1 =ISC2—ISC1(其中k = 1表示我们在D一次迭代中),而不改变电压分量(式(48 ))。此新的辅助曲线将通过该点(0,ISC2):

阿隆索-阿贝拉法

(c)基于本次迭代曲线的点集,其开路电压VOC,k=1通过I = 0附近点的插值[76]来确定。 (d)下一步(迭代k = 2)包括应用另一个移位DVk=2=VOC,2—VOC,k= 1 仅针对每个点j的电压 分量,不改变电流分量(式(49))。所得到的曲线必须通过点(VOC、2、0):

阿隆索-阿贝拉法

(e)再次,使用I = 0附近的点,即短路电流ISC,k=2是估计 通过插值[76]。 (f)如果差值为DIk=3 =ISC2—ISC,k=2低于预设阈值q,算法 已完成。否则,我们必须继续将下一个迭代k + 1返回到步骤(b),直到该差异满足阈值。 

B03:JRC方法

在Ispra的联合研究中心,开发了一种替代矫正程序。而每个离散点j的电流分量是通过缩 放获得的(如A型的方法),每个电压分量是通过一个附加的位移来修正的(这对于每个点j可 能是不同的)。首先,修正值ISC2和第2版使用(公式(50)和(51))进行计算:

JRC方法

接下来,使用(公式(52)和(53))对每个离散点j的两个分量进行修正:

JRC方法

B04: IEC 60891:2021程序1 

IEC 60891:2021 [3]的“程序1”描述了如何使用串联电阻修正测量的I-V曲线到其他辐 照度和电池温度的条件接收站以及温度系数a、β和k(J对值)。该程序是应用Z广泛的代数 校正方法,它应用的方程与桑德斯特罗姆[2]在1967年提出的方法几乎相同。许多年后,在 1987年,国际电工委员会(IEC)首次采用这些方程作为标准程序[84],对测量的I-V曲线进行 辐照度和温度的修正。事实上,IEC 60891:2021 [3]提供了额外的程序,但前者仍然是Z广泛使用的程序。建议应用它,只要初始辐照度 G1是否在目标辐照度的30%以内G2. 每个点(V j)将原始曲线转换为点(V2 (j ) , Ij))以下第二条曲线(公式(54)和(55))

IEC 60891:2021程序1

β和k的J对值,通常在STC中报告,可以直接使用。然而,金等人。[32]强调了公式中使 用的a的值应该从aSTC到目标辐照度G2使用(方程(56)):

IEC 60891:2021程序1

Z初,这个程序认为串联电阻Rs是一个常数,但实际上它依赖于电池温度T,可以认为对 于PV模块[77]的实际工作范围是线性的。因此,该方法的一个直接和简单的改进[85]包括利用 [85]的可用性(J对变化接收站关于T),在应用程序之前,纠正给定的值Rs, STC(指TSTC = 25 C)到初始温度T1使用(方程(57)):

接收站=接收站,STC+ k · (T1 — TSTC)

B05:简化的IEC 60891程序1 

以前的方法很难精确地应用于[45],因为的值接收站和k通常是不可用的,因为制造商只 在规格说明书中包含了所需的参数a和β(或它们各自的相对对应参数)。因此,假设一个串联 电阻的值并不罕见接收站= 0 W和k = 0 W/K。因此,要应用的表达式可以简化为(式(58)和 (59)):

简化的IEC 60891程序1

B06: IEC 60891:2009程序2

该程序只包含在IEC 60891的第二版中 (IEC 60891:2009 [46]),并在新的第三 版(IEC 60891:2021 [3])中被替换。即便如此,之前版本的“程序2”已经包含在这项工 作中,以便便于比较。在这种方法中,在“程序1”中引入了一个额外的校正参数,以考虑辐照 度变化对PV器件电压输出的影响(在这里命名为6,但在标准中注明为a)。 该方法使用替代方程(方程(60)和(61)),理论上,当初始辐照度和目标辐照度之间 的差超过30%时,会比程序1得到更好的结果。在这些公式中,而不是使用温度系数a和β的绝 对值,这些参数需要在它们的相对对应物中使用ar和βr,以1/K表达。作为ar用相对术语表示 ,不必要将其值扩展到目标条件。然而,Rs可以翻译为TSTC向T1使用(方程(57))。

IEC 60891:2009程序2

B07:修改后的IEC 60891:2009程序2 

根据实验结果,李等人。[47]在使用上述方法B06时,观察到预测数据和测量数据之间存 在显著偏差。因此,他们提出了对表达式的修改,用于修改I-V曲线中每个点j的电压分量(式 (62)):

修改后的IEC 60891:2009程序2

B08: IEC 60891:2021程序2 

在前一版(IEC 60891:2009 [46])和新的第三版(IEC 60891:2021 [3])之间Z重要的变化之一是“程序2”的改进,以考虑到辐照度校正因子的非线性。而不是有一个W一的6, 两个辐照度校正因子61和62被使用(注意到B1和B2在标准)。D一步包括计算f(G1)和f(G2) ,使用f(·)(式(63))的定义:

IEC 60891:2021程序2

在第二步中,必须应用(等式(64)): h(G1, T1, G2, T2)=f (G2) · (T2 — TSTC) —f (G1) · (T1 — TSTC) 使用电流和电压温度系数的相对版本(见公式((65)和(66))。此外,卢比,STC也可 以用(式(57))转换为Rs。

IEC 60891:2021程序2

在(式(66))中的值VOC、STC是必需的。如果不可用,则可以使用(式(67))进行计算 :

IEC 60891:2021程序2

B09: IEC 60891:2021程序4 

该程序4在IEC 60891:2021 [3]中是一个新颖的程序,它可以用于校正大范围的辐照度和 温度水平。该方法是基于久川等人之前的一篇文章。[86]和它与单二极管模型密切相关,所以 如果设备不能很好地调整到该模型,它可能是不准确的。除了当前的温度系数ar和串联电阻Rs 外,还需要了解一个名为#的技术相关参数。该方法假设这是一个不依赖于条件的常数,建议所 有晶体硅光伏组件的值为# =1.232 V。对于使用其他技术的模块,应根据实验数据调整参数。 翻译过程分两步进行。首先,每个I-V对(V j) , I j) )被移到一个辅助点(Vj),I j) ), 以纠正两者之间的辐照度差距G1和G2使用(公式(68)和(69)):

IEC 60891:2021程序4

第二步是校正这些点,以考虑到两者之间的温差T1和T2通过(公式(70)和(71)): (70) (71) 其中Ns是串联和中的细胞数ISC, STC是STC的短路电流也应该知道。如果情况并非如此,则可 以使用(式(72))进行估计:ISC, STC= 

IEC 60891:2021程序4

B10:修改后的IEC 60891:2021程序4 (b) 

这是前一种方法B09的一个轻微变体。实际上,与技术相关的参数#具有物理意义[86]:它 是二极管理想性因子m和材料带隙能量E的乘积g关于T1(公式(73)): # = m·例如(T1)(73) 来估计带隙能量Eg(以eV表示)的特定半导体材料作为器件温度T的函数,可以使用(式 (74)) [79]:

修改后的IEC 60891:2021程序4

在哪里埃及0K(在0开尔文处的带隙能量),ρA和ρB应该从文献中提取每个特定的技术。


链接:IEC60891和其他温度和辐照度校正程序与光伏器件I-V特性的比较