CN111245364B - 确定电气系统的校正的电流-电压特性曲线的方法 - Google Patents

确定电气系统的校正的电流-电压特性曲线的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111245364B
CN111245364B CN201911180385.3A CN201911180385A CN111245364B CN 111245364 B CN111245364 B CN 111245364B CN 201911180385 A CN201911180385 A CN 201911180385A CN 111245364 B CN111245364 B CN 111245364B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
current
determining
corresponds
voltage characteristic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911180385.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111245364A (zh
Inventor
西尔万·莱斯皮纳茨
穆罕默德·阿姆霍尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Publication of CN111245364A publication Critical patent/CN111245364A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111245364B publication Critical patent/CN111245364B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2601—Apparatus or methods therefor
    • G01R31/2603—Apparatus or methods therefor for curve tracing of semiconductor characteristics, e.g. on oscilloscope
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40—Testing power supplies
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于确定电气系统(1)的校正的电流‑电压曲线(I*‑V)的方法，所述方法包括以下步骤：通过以第一测量速率改变其端子之间的电压，获得所述电气系统的第一电流‑电压特性曲线(IA‑VA)，通过以不同于所述第一测量速率的第二测量速率改变其端子之间的电压，获得所述电气系统的第二电流‑电压特性曲线(IR‑VR)，使用单个名义电容(C)在没有待校正的固有杂散效应的输入电压(V1)和所述输出电压(V2)之间对所述待校正的固有杂散效应进行建模，确定代表所述杂散效应的校正值以及基于所确定的校正值来确定校正的电流值。

Description

确定电气系统的校正的电流-电压特性曲线的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定电气系统的校正的电流-电压特性曲线的方法。
电气系统尤其可以是光伏系统，例如光伏电池，具有多个光伏电池的光伏模块或光伏模块串。
本发明还涉及一种用于确定电气系统的校正的电流-电压特性曲线的设备，所述设备能够实施所述方法。
背景技术
已知某些电气系统的运行可以通过电流-电压特性曲线(也称为IV曲线)来表征。这种曲线尤其使得能够根据电气系统的端子之间的电压来确定由该电气系统产生的电流。然后可以通过根据测量值确定系统的I-V曲线来跟踪系统的运行状态，并可以根据所获得的曲线诊断其运行状态。
尤其已知在光伏系统中以这种方式进行。一串光伏模块中出现故障特别阻碍了整个串的发电，从而阻碍了整个设备的发电。因此，有必要监控一个串的每个光伏模块的运行状态，以便发现该模块的任何可能的故障并尽可能快地减轻它。
为了检查模块的运行状态，大多数解决方案尤其基于分析I-V曲线。例如在专利申请US2015/094967A1、WO2012/128807A1、FR2956213A1、WO2010/118952A1、US9048781B2、JPS58 77672A、US2014/266294A1和出版物“SPERTINO FILIPPO et al.:"PV ModuleParameter Characterization from the transient charge of an externalcapacitor"–IEEE Journal of photovoltaics,IEEE,US,vol.3,no.4,1October 2013,pages1325-1333,XP011527214”中描述的解决方案就是这种情况。
众所周知，光伏模块的特征尤其在于针对各种日照水平(以watts/m2表示)的一组参考I-V曲线。换句话说，对于给定的日照水平(称为辐照度)，健康的光伏模块、即没有缺陷的模块在理论上将能够遵循针对该日照水平和温度的参考I-V曲线之一。相比之下，如果模块出现运行故障，则对此日照和温度水平其I-V曲线会偏离该参考曲线。
为了执行可靠的诊断，当然有必要使测量值可靠并且使它们正确地反映所监控的光伏系统的运行状态。
现在，对于本领域技术人员众所周知的是，在光伏系统中，测量值可能会因(在光伏电池，模块、电缆、测量系统等中的)一组杂散的电容和电感效应而变形。这些杂散效应会导致测量数据变形。举例来说，这些杂散效应可以反映在所谓的“向外”I-V曲线(通过沿第一增加或减小方向改变电压而测得的曲线)与所谓的“返回”I-V曲线(通过在相反的方向、即分别减小或增加的方向上改变电压而测得的曲线)之间的差异中。电容效应尤其不可忽略，并且建立整个I-V曲线的测量时间越短(例如大约20ms)，其就越大。
由于在非常短的时间内执行测量具有一定的益处，特别是为了克服运行条件(光伏系统的温度、日照度)的变化，为了不必通过断开逆变器而打乱仪器的正常运行，以尽可能限制相关的能量损耗并避免焦耳损耗引起的散热，证明有必要获得可靠的IV曲线。
此外，应该指出，当希望获得在非常短的时间内被充分采样和测量的完整的I-V曲线时，先前的已知解决方案通常不适用(例如，出于基于I-V曲线的诊断的目的)。
因此，本发明的目的是提出一种解决方案，该解决方案使得能够表征在电气系统的I-V测量期间发生的杂散效应，以便获得经过校正并能够例如为了诊断系统而使用的I-V曲线。
本发明的解决方案可以特别地适合于电气系统，例如光伏系统。当测量时间特别短(大约为20ms)时，它具有一定的优势。
发明内容
通过一种用于确定电气系统的校正的电流-电压特性曲线的方法来实现该目标，所述电气系统具有两个端子并且用于在其两个端子之间传输随输出电压变化的电流，所述方法包括以下步骤：
-通过以第一测量速率改变其端子之间的电压，获得电气系统的第一电流-电压特性曲线，
-通过以不同于所述第一测量速率的第二测量速率改变其端子之间的电压，获得所述电气系统的第二电流-电压特性曲线，
-确定属于所述第一电流-电压特性曲线和所述第二电流-电压特性曲线两者的多个电压操作点，
-使用单个名义电容在没有待校正的杂散效应的输入电压和输出电压之间对所述待校正的固有杂散效应进行建模，
-对于每个电压操作点，所述方法包括确定代表所述杂散效应的校正值的步骤以及基于所确定的校正值来确定校正的电流值的步骤。
根据一个特定特征，第一电流-电压特性曲线是通过沿升高方向改变电压而获得的，并且第二电流-电压特性曲线是通过沿降低方向改变电压而获得的。
根据另一个特定特征，所述电气系统是光伏系统，所述方法包括：
-对于所获得的每个电压操作点，基于第一电流-电压特性曲线确定第一电流和随时间变化的第一电压变化斜率的步骤，以及基于第二电流-电压特性曲线确定第二电流和随时间变化的第二电压变化斜率的步骤，
-对于每个电压操作点，基于第一电流、第一斜率、第二电流和第二斜率来确定校正值。
根据另一个特定特征，所述杂散效应的校正值由以下关系式表示：
其中：
g(V)对应于待消除的杂散效应；
IA(V)对应于所述第一电流；
IR(V)对应于所述第二电流；
对应于所述第一斜率；
对应于所述第二斜率。
根据另一个特定特征，通过使用插值方法来实施确定属于第一电流-电压特性曲线和第二电流-电压特性曲线两者的多个电压操作点的步骤。
本发明还涉及一种用于确定电气系统的校正的电流-电压特性曲线的设备，所述电气系统具有两个端子并且用于在其两个端子之间传输随输出电压变化的电流，所述设备包括：
-用于通过以第一测量速率改变其端子之间的电压来测量电气系统的第一电流-电压特性曲线的装置，
-用于通过以不同于所述第一测量速率的第二测量速率改变其端子之间的电压来测量电气系统的第二电流-电压特性曲线的装置，
-用于确定属于第一电流-电压特性曲线和第二电流-电压特性曲线两者的多个电压操作点的模块，
-用于使用单个名义电容在没有待校正的杂散效应的输入电压和输出电压之间来对所述待校正的杂散效应进行建模的模块，
-对于每个电压操作点，所述设备执行用于确定代表杂散效应的校正值的模块以及用于基于所确定的校正值来确定校正的电流值的模块。
根据另一个特定特征，第一电流-电压特性曲线是通过沿升高方向改变电压而获得的，并且第二电流-电压特性曲线是通过沿降低方向改变电压来获得的。
根据另一个特定特征，所述电气系统是光伏系统，并且所述设备具有：
-对于所获得的每个电压操作点，用于基于第一电流-电压特性曲线确定第一电流和随时间变化的第一电压变化斜率的模块，以及基于第二电流-电压特性曲线确定第二电流和随时间变化的第二电压变化斜率的模块，以及
-对于每个电压操作点，基于第一电流、第一斜率、第二电流和第二斜率来确定校正值。
根据另一个特定特征，所述杂散效应的校正值由以下关系式表示：
其中：
g(V)对应于待消除的杂散效应；
IA(V)对应于所述第一电流；
IR(V)对应于所述第二电流；
对应于所述第一斜率；
对应于所述第二斜率。
根据另一个特定特征，用于确定属于第一电流-电压特性曲线和第二电流-电压特性曲线两者的多个电压操作点的模块被配置为实施插值方法。
本发明还涉及使用上述方法来确定光伏电气系统的电流-电压特性曲线的用途。
附图说明
在参考附图提供的以下详细描述中，其他特征和优点将变得显而易见，在这些附图中：
-图1示意性地示出了本发明的操作原理。
-图2示意性地示出了光伏模块。
-图3A示出了光伏系统的参考I-V曲线，图3B示出了分别在系统无故障时和系统有故障时光伏系统的两条I-V曲线。
-图4A和4B示出了在I-V测量期间光伏系统中存在的杂散效应的两个等效电路图。
-图5示出了在I-V测量期间光伏系统中存在的杂散效应的电路图，与图4A和4B中的图相比，所述图被简化。
-图6示出了说明本发明的操作原理的图。
-图7和8示出了说明本发明的解决方案的可靠性和有效性的多个曲线图。
具体实施方式
本发明旨在获得电气系统1的校正曲线I*-V，该校正曲线I*-V反映了电气系统的实际运行状态。实际运行状态旨在表示运行状态减去容易破坏测量结果从而使要在系统上执行的潜在诊断失真的杂散电容和电感效应。
本发明的方法借助于特定的设备来实现，该设备特别具有分组为控制和处理单元UC的计算装置，并且在被监控的电力系统的端子之间具有电流-电压测量装置10。图1因此示出了用于获得期望的校正曲线I*-V的设备的各种装置。
非限制性地，认为所考虑的电气系统是光伏系统。光伏系统被理解为是指光伏电池、一组彼此连接(串联和/或并联)的若干光伏电池、光伏模块或光伏模块串。
非限制性地并且通过示例的方式，图2示出了由多个光伏电池C_PV形成的光伏模块M_PV。因此，该图2包含：
-被组织成多个子模块的光伏电池。两行电池构成一个子模块。
-所示的每个子模块都关联有一个单独的旁路二极管(如众所周知的)Db1、Db2、Db3。在图2中，子模块显示为具有多个电池，但是它可能只有一个电池。如果子模块中一个或更多个电池发生故障，则旁路二极管旨在绕过该子模块。
如上所述，这种光伏系统(在这种情况下为光伏模块)的性能由一组电流-电压特性曲线(以下称为I-V曲线)表征。图3A示出了针对各种日照水平(称为辐照度或辐射并以W/m2表示)的光伏模块的参考I-V特性曲线。
众所周知，一串光伏模块的总电压由每个模块两端的电压(包括电缆和连接器两端的电压)之和得出。以相同的方式，由于光伏模块由串联布置的多个电池形成，因此模块的电压由形成模块的每个电池的端子之间的电压之和给出。此外，每组电池都由旁路二极管保护。如果模块具有不同的I-V特性，则每个模块的端子之间的电压可能会不同。相反，即使同一串的模块具有不同的IV特性，串的运行也将使得流过串的每个模块M_PV的串的电流保持相同。如果电池有缺陷并且存在热点风险(“热点”-在负载模式下运行会导致非常高的温度)，则保护所涉及电池组的旁路二极管可以引导故障电池无法处理的额外电流。系统提供的总电流是流经结构的每个串的电流之和。
图3B示出了对于同一光伏模块，当光伏模块是健康(无故障)时获得的I-V曲线，标记为IV1，以及当模块损坏时获得的I-V曲线，标记为IV2。尤其可以看出与曲线IV1相比，曲线IV2变形，并且由此得出对于模块测得的I-V曲线使得可以确定其运行状态。
因此理解监控光伏系统(电池、模块、电池串、模块串等)的运行状态，以及实施使该系统能够获得可以在其基础上建立可靠诊断的I-V曲线的方法的重要性。
在电气中，诸如电容元件和电感之类的电子部件响应电流和电压中的变化。当采用任何电气系统时，可以在该系统中发现杂散电容和杂散电感，这些杂散电容和杂散电感会响应于另一个输入信号而破坏其输出信号。一个典型的例子是电缆，其中杂散电感和杂散电容与电缆的长度、横截面、绝缘类型以及与到地和其他电位源的距离成比例。在光伏系统中，这种现象在很大程度上存在，并反映在I-V曲线测量的中断中。
如上所述，本发明的解决方案旨在校正通过消除测量期间产生的杂散效应而执行的IV测量。该原理具有一定的益处，这是由于以下事实：在非常短的时间内(例如，大约20ms)在光伏系统上执行了I-V测量。在这种情况下，杂散效应可能比测量持续时间更长(例如几秒钟)时更大。然而，必须考虑本发明可以适用于所有测量情况，但是当测量持续时间较长时，要应用的校正(对于给定的电池技术)趋向于不那么重要。
图4A和4B示出了光电系统1的两个电路图。
特别地，常规使用等效模型来对所有类型的光伏系统建模。在图4A中，模型包含电流源S_i、二极管D1、并联电阻器Rp和串联电阻器Rs，用于对其操作进行建模。它还包含一个电容器，其电容C2模拟光伏系统中存在的电容效应。在图4B中，模型包含两个并联的电容器，以便对光伏系统的两个电容进行建模，换言之，由于光伏电池的结(分隔+和-区域的层)而产生的结电容Cj和由于光伏电池结两侧的正和负自由电荷而产生的自由电荷电容CFC。在两个图中，已添加了电容为C1的电容器、电感器L1和电阻器R1，以便对所考虑的光伏系统的电缆和电气电子组件进行建模。
本发明的原理之一在于修改如上结合图4A和4B所定义的光伏系统的常规等效电路图(也就是说，包含具有电容效应的二极管的模型)。等效电路图旨在仅显示在执行I-V测量期间发生的光伏系统的固有杂散效应。此简化的等效图如图5所示。
因此，在该等效电路图中，系统由以下定义：对应于系统电压的第一电压V1减去系统的任何固有杂散(特别是电容性)效应，与所述第一电压V1并联连接并且总体上代表易于破坏测量的固有杂散效应的具有电容C的电容器，和第二电压V2，其对应于系统提供的实际电压并且包括所述固有杂散效应。因此，可以直接操纵电容元件两端的电方程，而不必确定上述串联电阻Rs和电感器L1的值。
为了表征系统并因此获得I-V曲线，改变光伏系统的端子之间的电压并且测量针对每个施加的电压操作点获得的电流。由此获得系统的电流-电压特性曲线(I-V曲线)。
由于电容C的存在，测得的I-V曲线的变形取决于电压的方向(升高或降低)和电压的变化率。换句话说，在本发明的上下文中，这涉及以第一(正或负)测量速率获得第一I-V曲线，然后以与第一测量速率不同的第二(正或负)测量速率获得第二I-V曲线。由此获得两条具有不同动力学的I-V曲线。
对于本说明书的其余部分并且非限制性地，因此可以在两个测量方向之间进行区分：降低电压的方向(以下任意表示为“向外”方向)和升高电压的方向(以下任意表示为“返回”方向)。因此，在这种情况下，第一测量速率和第二测量速率之和为零。
为了估计校正特性曲线I*-V，即没有杂散效应的特性曲线，使用应用于以上结合图5定义的简化等效电路图的电方程。
以下等式分别描述了应用于电容元件C端子的节点定律和网格定律：
I*＝I-Ic (1)
其中：
I*对应于没有杂散效应的电流；
I对应于包含杂散效应的电流；
Ic对应于等效图中流过电容元件的电流；
C对应于电容元件的电容；
V对应于包含杂散效应的每个电压操作点的电压，并且对应于上述电压V2。
电容C是表观电容，其值随电压V的变化而变化。为便于数学运算方程式，假定电容C写做连续且可微的函数(即C1级)。这种情况在光伏应用领域中得到了证实。因此，情况是：
C＝f(V)
结合方程式(2)和(3)可得出：
公式(3)可以这样写：
其中：
g(V)＝f′(V)×V+f(V) (6)
变量g(V)具有电容的大小。因此可以说该功能对应于电容C的校正电容。
结合方程式(1)和(5)可得出：
将公式(7)应用于向外和返回曲线(IA-VA和IR-VR)可得出：
等式(8)和(9)的系统是具有两个等式和两个未知数的系统。为了能够求解该系统，可能有必要在相同的电压操作点重新评估函数IR(VR)、IA(VA)、dVR/dt＊(VR)和dVA/dt＊(VA)。一旦执行了此操作，便可以使用以下方程式(10)和(11)获得方程式系统的解：
根据本发明的一个具体方面，可以注意到，考虑到g(V)的计算，上述方程式还可以使得可以确定等效图的电容C的值。可以通过求解下面的微分方程(12)来获得由关系C＝f(V)定义的电容C的值。该方程式的解以方程式(13)描述的形式写出：
f(V)+V.f′(V)＝g(V) (12)
其中Γ0是由初始条件确定的常数，而Γ是函数g(V)的原语。
通过应用上面描述的本发明的原理，所获得的校正曲线因此是没有杂散效应的曲线，其中向外和返回的曲线重叠。趋于使返回曲线向上移动并且使向外曲线向下移动的杂散效应在校正的I-V曲线中完全消失，并且在校正后，两条向外和返回曲线变为一条。
这里要注意，知道等效电路图对于校正杂散效应不是必须的，这是因为本发明提出重写电路图，这使得可以使杂散效应独立于系统的其余部分。
因此，图6示出了为了达到所需的校正曲线I*-V而执行的主要步骤。
在由控制和处理单元UC实施的第一步骤中，该方法包括控制设备的测量装置10，以便根据电压来收集电流数据。如上所述，可以在非常短的时间内(例如大约20ms)执行测量，从而使得可以不中断光伏系统的运行，也不必考虑环境条件的变化(日晒、温度等)。所获得的测量数据标记为Vm(t)和Im(t)。在上面已经定义的两个方向上生成数据，也就是说，在向外的方向上(电压升高)和在返回的方向上(电压降低)生成数据。
在第二步骤中，控制和处理单元然后处理这些数据。控制和处理单元UC的第一模块M1负责分离获得的数据，以便产生向外的曲线和返回的曲线。因此，向外曲线由测量数据VA(t)，IA(t)定义，而返回曲线由测量数据VR(t)，IR(t)定义。
在第三步骤中，控制和处理单元UC执行模块M2，用于统一两条向外和返回曲线上的电压操作点。因此，对于每个电压操作点V，控制和处理单元UC具有属于输出曲线的电流值和属于返回曲线的电流值。为了执行该统一，模块M3可能需要实现上述插值原理。因此，控制和处理单元UC具有用于向外曲线的数据V(t)，IA(t)和用于返回曲线的数据V(t)，IR(t)。
在第四步骤中，控制和处理单元UC执行模块M3，用于确定要对每个电压操作点施加的校正值，该校正值由以上关系式(10)表示的函数g(V)定义。
在第五步骤中，控制和处理单元UC执行模块M4，该模块M4通过将针对每个电压操作点识别的校正值应用于相应电流来确定校正曲线I*-V。以上关系式(11)适用：
控制和处理单元UC可以可选地需要通过应用上述关系(13)来计算电容C的值。
为了验证上面提出的校正电容效应的方法，对在光伏系统上测得的I-V曲线进行了测试。在这种情况下，受监控的光伏系统是一串模块，这些模块具有下表中概述的特性。
光伏系统 由14个光伏模块组成的串
技术 多晶
每个模块的峰值功率 205Wc
每个模块的开路电压 32.7V
每个模块的短路电流 8A
每个模块的旁路二极管数量 3
每个模块的电池数量 60
条件 室外
曲线轨迹的持续时间 20ms
应用上述本发明的原理以校正在非常短的时间段(约20ms)内测得的I-V曲线。然后获得图7中的两个曲线图D1、D2。图7中的曲线D1是所研究的光伏系统没有受到阴影的情况，而曲线D2是光伏系统受到阴影的情况。
在这两个曲线图D1、D2中可以看出，在向外方向和返回方向上测量的两条曲线IA-VA和IR-VR没有重叠。这是由于存在电容效应。
由本发明的原理确定的校正曲线I*-V也可以在这两个图中看到。
图8还显示了两个曲线图D10，D20(无阴影和有阴影)，每条曲线均显示了较长的测量时间(约15秒)后获得的I-V曲线，因此，假设后者曲线没有杂散效应(因为是在更长的时间内测量的-在这种测量情况下，电容效应可以忽略不计)。因此可以看出，校正曲线I*-V在较长的持续时间内完全遵循测量的I-V曲线，这表明本发明的解决方案是可靠的，甚至是适应性的，而与测量I-V曲线所花费的持续时间无关。
应当理解，本发明的解决方案具有许多优点，其中：
-易于实施的解决方案，
-无论执行I-V测量的持续时间如何，都可以采用的解决方案，
-适用于非常短的测量时间的解决方案，从而使得可以克服环境条件的变化，但又不会破坏系统的正常运行(特别是通过断开系统以执行测量)，从而避免了能源消耗损耗并限制散热。
-可靠的解决方案，使得可以获得校正I-V曲线，可用于诊断系统状态。

Claims (9)

1.一种用于确定电气系统(1)的校正的电流-电压特性曲线(I*-V)的方法，所述电气系统具有两个端子并且用于在其两个端子之间传输随输出电压(V2)变化的电流，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-通过以第一测量速率改变所述电气系统的端子之间的电压，获得所述电气系统的第一电流-电压特性曲线(IA-VA)，
-通过以不同于所述第一测量速率的第二测量速率改变所述电气系统的端子之间的电压，获得所述电气系统的第二电流-电压特性曲线(IR-VR)，
-确定属于所述第一电流-电压特性曲线和所述第二电流-电压特性曲线两者的多个电压操作点，
-使用单个表观电容(C)在没有待校正的固有杂散效应的输入电压(V1)和所述输出电压(V2)之间对所述待校正的固有杂散效应进行建模，所述表观电容(C)的值随电压的变化而变化，其中
C＝f(V)
其中，V对应于包含杂散效应的每个电压操作点的电压，并且对应于所述输出电压(V2)，
-并且，对于每个电压操作点(V)，所述方法包括确定代表所述杂散效应的校正值的步骤以及基于所确定的校正值来确定校正的电流值的步骤，
其中，所述杂散效应的校正值由以下关系式表示：
其中：
g(V)对应于待消除的杂散效应；
IA(V)对应于第一电流；
IR(V)对应于第二电流；
对应于第一电压变化斜率；
对应于第二电压变化斜率，
其中，所述校正的电流-电压特性曲线(I*-V)由以下关系式表示：
其中：
I*对应于没有杂散效应的电流；
I对应于包含杂散效应的电流；
g(V)对应于待消除的杂散效应；
V对应于包含杂散效应的每个电压操作点的电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一电流-电压特性曲线是通过沿升高方向改变电压而获得的，并且所述第二电流-电压特性曲线是通过沿降低方向改变电压来获得的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电气系统是光伏系统，并且所述方法包括：
-对于所获得的每个电压操作点(V)，基于所述第一电流-电压特性曲线(IA-VA)确定第一电流和随时间变化的第一电压变化斜率的步骤，以及基于所述第二电流-电压特性曲线(IR-VR)确定第二电流和随时间变化的第二电压变化斜率的步骤，
-并且，对于每个电压操作点(V)，基于所述第一电流、所述第一电压变化斜率、所述第二电流和所述第二电压变化斜率来确定所述校正值。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过使用插值方法来实施确定属于所述第一电流-电压特性曲线(IA-VA)和所述第二电流-电压特性曲线(IR-VR)两者的多个电压操作点的步骤。
5.一种用于确定电气系统(1)的校正的电流-电压特性曲线(I*-V)的设备，所述电气系统具有两个端子并且用于在其两个端子之间传输随输出电压(V2)变化的电流，所述设备的特征在于，所述设备包括：
-用于通过以第一测量速率改变所述电气系统的端子之间的电压来测量所述电气系统的第一电流-电压特性曲线(IA-VA)的装置(10)，
-用于通过以不同于所述第一测量速率的第二测量速率改变所述电气系统的端子之间的电压来测量所述电气系统的第二电流-电压特性曲线(IR-VR)的装置(10)，
-用于确定属于所述第一电流-电压特性曲线和所述第二电流-电压特性曲线两者的多个电压操作点的模块(M2)，
-用于使用单个表观电容(C)在没有待校正的杂散效应的输入电压(V1)和所述输出电压(V2)之间对所述待校正的杂散效应进行建模的模块，所述表观电容(C)的值随电压的变化而变化，其中
C＝f(V)
其中，V对应于包含杂散效应的每个电压操作点的电压，并且对应于所述输出电压(V2)，
-并且，对于每个电压操作点(V)，其执行用于确定代表所述杂散效应的校正值的模块(M3)以及用于基于所确定的校正值来确定校正的电流值的模块，
其中，所述杂散效应的校正值由以下关系式表示：
其中：
g(V)对应于待消除的杂散效应；
IA(V)对应于第一电流；
IR(V)对应于第二电流；
对应于第一电压变化斜率；
对应于第二电压变化斜率，
其中，所述校正的电流-电压特性曲线(I*-V)由以下关系式表示：
其中：
I*对应于没有杂散效应的电流；
I对应于包含杂散效应的电流；
g(V)对应于待消除的杂散效应；
V对应于包含杂散效应的每个电压操作点的电压。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述第一电流-电压特性曲线是通过沿升高方向改变电压而获得的，并且所述第二电流-电压特性曲线是通过沿降低方向改变电压而获得的。
7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述电气系统是光伏系统，并且所述设备具有：
-对于所获得的每个电压操作点(V)，用于基于所述第一电流-电压特性曲线(IA-VA)确定第一电流和随时间变化的第一电压变化斜率的模块，以及基于所述第二电流-电压特性曲线(IR-VR)确定第二电流和随时间变化的第二电压变化斜率的模块，
-并且，对于每个电压操作点(V)，基于所述第一电流、所述第一电压变化斜率、所述第二电流和所述第二电压变化斜率来确定所述校正值。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的设备，其特征在于，用于确定属于所述第一电流-电压特性曲线(IA-VA)和所述第二电流-电压特性曲线(IR-VR)两者的多个电压操作点的模块被配置为实施插值方法。
9.一种使用根据权利要求1至4中任一项所述的方法来确定光伏电气系统的电流-电压特性曲线的用途。
CN201911180385.3A 2018-11-28 2019-11-27 确定电气系统的校正的电流-电压特性曲线的方法 Active CN111245364B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1871975A FR3089015B1 (fr) 2018-11-28 2018-11-28 Procédé de détermination d'une courbe courant-tension corrigée caractéristique d'un système électrique
FR1871975 2018-11-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111245364A CN111245364A (zh) 2020-06-05
CN111245364B true CN111245364B (zh) 2024-02-09

Family

ID=66530129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911180385.3A Active CN111245364B (zh) 2018-11-28 2019-11-27 确定电气系统的校正的电流-电压特性曲线的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11336225B2 (zh)
EP (1) EP3660524B1 (zh)
CN (1) CN111245364B (zh)
ES (1) ES2886750T3 (zh)
FR (1) FR3089015B1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113358951B (zh) * 2021-05-18 2022-06-14 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 氧化锌避雷器阀片伏安特性测试方法和装置
CN114520630B (zh) * 2022-03-28 2022-08-12 合肥工业大学 一种基于i-v曲线的光伏组串多峰检测方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1437031A (zh) * 2002-02-08 2003-08-20 上海华谊（集团）公司 用于电池容量的测量方法
CN101593795A (zh) * 2009-06-30 2009-12-02 华中科技大学 用于光伏组件的有源p-v特性校正方法与装置
CN103378602A (zh) * 2012-04-20 2013-10-30 上海康威特吉能源技术有限公司 分布式串联光伏并网发电系统及电流采样校正方法
CN106130480A (zh) * 2016-08-19 2016-11-16 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统
CN106452355A (zh) * 2016-10-17 2017-02-22 温州大学 一种基于模型辨识的光伏发电系统最大功率跟踪方法
CN106899268A (zh) * 2017-04-14 2017-06-27 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 多通道光伏组件户外发电特性与并网衰减状况测试系统
CN106951024A (zh) * 2017-04-28 2017-07-14 上海交通大学 一种太阳能组件快速mppt方法
CN107505499A (zh) * 2016-06-14 2017-12-22 亚德诺半导体集团 用于学习包括电流互感器误差校正的电流互感器和功率测量设备的相误差的方法和设备
EP3300249A1 (fr) * 2016-09-23 2018-03-28 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procédé et système de surveillance et de diagnostic d'une architecture photovoltaïque
EP3306815A1 (fr) * 2016-10-06 2018-04-11 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procédé de surveillance et de diagnostic d'une architecture photovoltaïque
CN207488873U (zh) * 2017-08-15 2018-06-12 上海盐巴信息科技有限公司 带有pv曲线校正装置的降压型光伏优化系统
CN108448617A (zh) * 2018-04-02 2018-08-24 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种间接自校正的光伏发电装置控制方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5877672A (ja) * 1981-11-04 1983-05-11 Ushio Inc 光起電半導体の電圧電流特性の測定方法
EP0369635A3 (en) * 1988-11-12 1992-03-04 British Aerospace Public Limited Company Power supplies
FR2940459B1 (fr) * 2008-12-22 2012-11-30 Commissariat Energie Atomique Procede de detection d'arc electrique dans une installation photovoltaique.
FR2944647B1 (fr) 2009-04-17 2011-08-05 Commissariat Energie Atomique Procede de diagnostic de la defaillance d'un generateur photovoltaique
DE102009041642A1 (de) * 2009-09-17 2011-03-31 Ohnesorge, Frank, Dr. Quantendrahtarray-Feldeffekt-(Leistungs-)-Transistor QFET (insbesondere magnetisch - MQFET, aber auch elektrisch oder optisch angesteuert) bei Raumtemperatur, basierend auf Polyacetylen-artige Moleküle
FR2956213A1 (fr) 2010-02-11 2011-08-12 Monirat Ung Dispositif electronique de caracterisation electrique et de detection de defaillances electriques d'un module photovoltaique
US8837097B2 (en) * 2010-06-07 2014-09-16 Eaton Corporation Protection, monitoring or indication apparatus for a direct current electrical generating apparatus or a plurality of strings
JP5330438B2 (ja) 2011-03-17 2013-10-30 株式会社東芝 異常診断装置およびその方法、コンピュータプログラム
US20120242320A1 (en) 2011-03-22 2012-09-27 Fischer Kevin C Automatic Generation And Analysis Of Solar Cell IV Curves
US9008978B2 (en) * 2011-06-17 2015-04-14 Sunfield Semiconductor, Inc. System and method for arc detection in solar power arrays
FR3002645B1 (fr) * 2013-02-22 2016-09-09 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif de detection d'arc electrique dans une installation photovoltaique
FR3002644B1 (fr) * 2013-02-22 2015-03-27 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif de detection d'arc electrique dans une installation photovoltaique
US9551760B2 (en) 2013-03-14 2017-01-24 Hiq Solar, Inc. Reverse energy flow in solar and other power generation systems for theft detection, panel identification and diagnostic purposes
JP6209412B2 (ja) 2013-09-27 2017-10-04 株式会社日立製作所 太陽光発電システムの故障診断システム及び故障診断方法
FR3088455B1 (fr) * 2018-11-14 2021-10-08 Commissariat Energie Atomique Procede de determination d'un modele electrique d'une chaine de modules photovoltaique, procede de diagnostic et dispositif associes

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1437031A (zh) * 2002-02-08 2003-08-20 上海华谊（集团）公司 用于电池容量的测量方法
CN101593795A (zh) * 2009-06-30 2009-12-02 华中科技大学 用于光伏组件的有源p-v特性校正方法与装置
CN103378602A (zh) * 2012-04-20 2013-10-30 上海康威特吉能源技术有限公司 分布式串联光伏并网发电系统及电流采样校正方法
CN107505499A (zh) * 2016-06-14 2017-12-22 亚德诺半导体集团 用于学习包括电流互感器误差校正的电流互感器和功率测量设备的相误差的方法和设备
CN106130480A (zh) * 2016-08-19 2016-11-16 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统
EP3300249A1 (fr) * 2016-09-23 2018-03-28 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procédé et système de surveillance et de diagnostic d'une architecture photovoltaïque
EP3306815A1 (fr) * 2016-10-06 2018-04-11 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procédé de surveillance et de diagnostic d'une architecture photovoltaïque
CN106452355A (zh) * 2016-10-17 2017-02-22 温州大学 一种基于模型辨识的光伏发电系统最大功率跟踪方法
CN106899268A (zh) * 2017-04-14 2017-06-27 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 多通道光伏组件户外发电特性与并网衰减状况测试系统
CN106951024A (zh) * 2017-04-28 2017-07-14 上海交通大学 一种太阳能组件快速mppt方法
CN207488873U (zh) * 2017-08-15 2018-06-12 上海盐巴信息科技有限公司 带有pv曲线校正装置的降压型光伏优化系统
CN108448617A (zh) * 2018-04-02 2018-08-24 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种间接自校正的光伏发电装置控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3660524A1 (fr) 2020-06-03
FR3089015B1 (fr) 2020-10-30
CN111245364A (zh) 2020-06-05
US11336225B2 (en) 2022-05-17
US20200169220A1 (en) 2020-05-28
FR3089015A1 (fr) 2020-05-29
EP3660524B1 (fr) 2021-06-09
ES2886750T3 (es) 2021-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9998071B2 (en) Failure diagnosis method and failure diagnosis system for photovoltaic system
Dhimish et al. Fault detection algorithm for grid-connected photovoltaic plants
Hu et al. Online two-section PV array fault diagnosis with optimized voltage sensor locations
JP6479645B2 (ja) 太陽光発電システムの診断システム及び診断方法
Bastidas-Rodríguez et al. Model-based degradation analysis of photovoltaic modules through series resistance estimation
JP5330438B2 (ja) 異常診断装置およびその方法、コンピュータプログラム
JP6075997B2 (ja) 太陽光発電システムの故障診断方法
JP6474305B2 (ja) 太陽光発電システムの診断方法及び監視装置
US9876468B2 (en) Method, system and program product for photovoltaic cell monitoring via current-voltage measurements
JP6310948B2 (ja) 太陽電池検査システムおよび太陽電池検査方法
CN111245364B (zh) 确定电气系统的校正的电流-电压特性曲线的方法
US20190140589A1 (en) Computer device and method for determining whether a solar energy panel array is abnormal
Andrianajaina et al. PV fault detection using the least squares method
Dhimish et al. Novel photovoltaic hot-spotting fault detection algorithm
CN111027723A (zh) 一种光伏与建筑一体化系统及方法
WO2023033002A1 (ja) 太陽電池モジュールの故障診断方法及びプログラム
CN108306615B (zh) 一种用于光伏阵列故障类型诊断的方法及系统
Al Mahdi et al. Experimentally derived models to detect onset of shunt resistance degradation in photovoltaic modules
KR102568590B1 (ko) 태양광 시스템의 고장 진단을 위한 인공지능 학습 데이터의 전처리 시스템 및 그 방법
Oufettoul et al. Sensor placement strategy for locating photovoltaic array failures
JP2020167836A (ja) 太陽電池診断装置および太陽電池診断方法
AU2015258231A1 (en) Method and apparatus for detecting degradation in a photovoltaic system
CN111191406B (zh) 确定光伏模块串的电学模型的方法、与其相关的诊断方法和装置
Ospina et al. Quantification of Photovoltaic Modules Degradation in a String Using Model Based Indicators
CN114938202A (zh) 一种光伏组件电势诱导衰减故障诊断方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant