CN113037214A - 一种基于s-v曲线的光伏组件阴影遮挡故障诊断方法 - Google Patents

一种基于s-v曲线的光伏组件阴影遮挡故障诊断方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于S‑V曲线的光伏组件阴影遮挡故障诊断方法，属于光伏组件技术领域。该方法首先获取光伏组件的I‑V输出特性曲线，然后对I‑V输出特性曲线进行线性插值处理，对插值后的I‑V输出特性曲线计算各个插值点的离散积分面积并作出光伏组件S‑V曲线，利用S‑V曲线特征区间构建参考直线，判断遮挡类型，并判断阴影遮挡面积。本发明利用光伏组件S‑V曲线可以准确诊断出阴影遮挡故障并能判断阴影遮挡面积，适用于具备组件I‑V输出特性扫描功能的光伏系统，为光伏组件的故障诊断和运维提供便利，有利于降低人工运维的成本，提高光伏系统的可靠性。

Description

一种基于S-V曲线的光伏组件阴影遮挡故障诊断方法
技术领域
本发明涉及光伏组件技术领域，具体涉及一种基于S-V曲线的光伏组件阴影遮挡故障诊断方法。
背景技术
随着光伏产业的快速发展，光伏组件作为光伏发电系统中的核心部件，其可靠性是保证整个系统性能的关键。由于光伏组件室外安装环境恶劣，组件的各种故障问题日益凸显，严重影响其寿命以及发电效率，甚至会引发一系列安全问题。其中阴影遮挡类型的故障会使得组件的输出电流降低，I-V特性曲线出现拐点，严重影响了光伏组件的输出功率。光伏组件的常见阴影故障有建筑物遮挡、草木遮挡、前后排组件遮挡、积灰、鸟粪遮挡等类型，这些故障会导致组件接受辐照度减低，光生电流下降，还会使得光伏组件内部电池片的温度升高，若这些故障得不到及时清除，不仅会直接影响光伏系统的正常发电，甚至会导致火灾等灾害的发生。故障诊断是光伏系统安全、可靠、高效运行的一种必要保证。本发明旨在针对光伏组件的阴影遮挡故障进行诊断，并确定遮挡类型以及遮挡面积，为实现组件安全高效运行提供便利。
文献“Diagnostic method for photovoltaic systems based on light I-Vmeasurements”.《Solar Energy》，2015，119：29-44.(“基于I-V测量的光伏系统诊断方法”，《Solar Energy》，2015年第119卷29页-44页)提出一种通过对I-V曲线求导，以求导后曲线在图形上的负峰值点判断光伏组件旁路二极管导通的数量，从而判断遮挡存在的光伏子串数，但该方法不能判断遮挡的面积以及严重程度。
文献“A shadow fault detection method based on the standard erroranalysis of I-V curves”.《Renewable Energy》，2016，99：1181-1190.(“基于I-V曲线标准误差分析的阴影故障检测方法”，《可再生能源》，2016年第99卷1181页-1190页)提出一种计算测量I-V曲线与标准I-V曲线之间标准误差，并且对I-V曲线进行求导的方法判断光伏组件部分遮挡故障，该方法只适用于标准状况下的I-V曲线，而实际环境辐照度、温度变化时，无法判断故障。
中国专利“一种基于曲线扫描的光伏组件故障诊断方法”(公布号：CN108336969A)提出一种通过理论I-V曲线计算与电子负载测试I-V曲线对比的方法诊断光伏组件故障，但是该方法理论曲线的计算依赖于模型的精度，且很难实现大规模光伏系统的在线故障诊断。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于S-V曲线的光伏组件阴影遮挡故障诊断方法，旨在任意环境温度、环境辐照度下准确判断阴影遮挡故障，并且准确判断阴影遮挡故障类型以及阴影遮挡面积。
为解决本发明的技术问题，本发明提供了一种基于S-V曲线的光伏组件阴影遮挡故障诊断方法，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n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d个光伏电池片和一个旁路二极管，d个光伏电池片串联后与旁路二极管反并联；
所述诊断方法包括以下步骤：
步骤1，光伏组件I-V数据的获取及线性插值处理
步骤1.1，通过带有I-V扫描功能的光伏组件优化器获取光伏组件的I-V输出特性曲线，其中x轴为电压，y轴为电流；
步骤1.2，设电压间隔F为0.1V，按照等电压间隔的方式在步骤1得到的I-V输出特性曲线上取P个数据点，并将P个数据点中的任意一个记为插值点j，插值点j处的电压记为Uj、插值点j处电流记为Ij，j＝1，2...P，其中，U1＝0且UP＝VOC，其中VOC为光伏组件的开路电压；
步骤2，绘制S-V曲线
步骤2.1，在步骤1得到的I-V输出特性曲线上任取两个相邻的插值点j和插值点j-1，用直线c连接插值点j和插值点j-1，并从插值点j处和插值点j-1处分别向X轴做垂线得到直线a和直线b，将直线c、直线a、直线b和X轴之间围成的面积记为插值点j与插值点j-1对应的插值离散积分面积sj，sj计算公式为：
Figure BDA0002928531840000031
步骤2.2，用步骤2.1的方法逐点计算出插值点j与第一个插值点1之间的所有插值点对应的插值离散积分面积，并求和得到插值点j对应插值点1的离散积分面积Sj，其计算公式为：
Sj＝sj+sj-1…+s2
当j＝p时，对应的离散积分面积SP为插值点p对应插值点1的离散积分面积，即I-V输出特性曲线上最后一个插值点对应第一个插值点的离散积分面积，将该离散积分面积SP命名为整体离散积分面积SM，即SM＝SP；
根据P个插值点的电压、离散积分面积绘制出S-V曲线，其中X轴为电压Uj，Y轴为离散积分面积Sj，j＝1，2...P；
步骤3，根据S-V曲线对光伏组件阴影遮挡故障进行诊断
步骤3.1，在S-V曲线上规划出低压区和中压区，其中，低压区的电压范围为0V～8V，中压区的电压范围为12V～20V；
将低压区对应的S-V曲线近似为一条直线，并记为S-V曲线低压区参考直线L1，将L1的斜率记为低压区斜率K1，将L1上与插值点对应的积分高度记为低压区积分高度L1j；将中压区对应的S-V曲线近似为一条直线，并记为S-V曲线中压区参考直线L2，将L2的斜率记为中压区斜率K2，将L2上与插值点对应的积分高度记为中压区积分高度记为L2j，j＝1，2...P，L2j和L2j的表达式分别为：
L1j＝K1×Uj+e
L2j＝K2×Uj+f
其中，e为低压区常数，f为中压区常数；
步骤3.2，根据厂家提供的标准状况下的光伏组件标准I-V输出特性曲线提取得到标准整体离散积分面积SM.STC和标准斜率KSTC，所述标准状况为辐照度为1000W/m2、温度为25℃的状况，所述标准整体离散积分面积SM.STC为标准I-V输出特性曲线的整体离散积分面积，所述标准斜率KSTC为标准S-V曲线低压区参考直线的斜率；
步骤3.3，将任意环境温度、辐照度下S-V曲线低压区参考直线的斜率记为参考斜率KREF，将任意环境温度、辐照度下S-V曲线的整体离散积分面积记为参考整体离散积分面积SM.REF，计算公式分别为：
KREF＝KSTC×[0.0014(T-25)+1]×[-0.001(G-1000)+0.9999]
SMREF＝(0.001×G-0.0104)×(--0.003×T+1.0781)×SMSTC
其中，T为光伏组件背板温度，G为环境辐照度；
步骤3.4，计算整体离散积分面积SM与参考整体离散积分面积SM.REF的比值D1，D1＝SM/SMREF，并进行如下诊断：
当D1≥0.95时，光伏组件正常，结束本次诊断；
当D1＜0.95时，光伏组件存在故障，进入步骤3.5；
步骤3.5，计算低压区斜率K1与参考斜率KREF的比值D，D＝K1/KREF，并进行如下诊断：
当D＜0.9时，光伏组件中三个光伏子串同时存在阴影遮挡故障，进入步骤4；当D≥0.9时，光伏组件中部分光伏子串存在阴影遮挡故障，进入步骤3.6；
步骤3.6，计算第一差值C1j和第一差值C2j，C1j＝(K1×Uj+e)-Sj，C2j＝(K2×Uj+f)-Sj，并进行如下诊断：
(1)当同时满足以下两个条件时，光伏组件中有两个光伏子串存在相同程度阴影遮挡故障：
C1j在电压区间[10V，15V]内且C1j＞2；
C2j在电压区间[19V，24V]内且C2j≤2；
(2)当同时满足以下两个条件时，光伏组件中有两个光伏子串存在不同程度阴影遮挡故障：
C1j在电压区间[10V，15V]内且C1j＞2；
C2j在电压区间[19V，24V]内且C2j＞2；
(3)当同时满足以下两个条件时，光伏组件中有一个光伏子串存在阴影遮挡故障：
C1j在电压区间[10V，15V]内且C1j≤2；
C2j在电压区间[19V，24V]内且C2j＞2；
(4)当同时满足以下两个条件时，光伏组件中存在其他故障：
C1j在电压区间[10V，15V]内且C1j≤2；
C2j在电压区间[19V，24V]内且C2j≤2；
步骤4，计算光伏组件阴影遮挡面积Z，其计算公式为：
Z＝243.36×(-2.9096×D1+2.8996)
其中，光伏组件阴影遮挡面积Z的单位为cm2。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、在任意环境温度、环境辐照度下可以准确判断出组件阴影遮挡故障；
2、可以准确判断阴影遮挡类型；
3、在任意环境辐温度、环境辐照度下，可以准确判断阴影遮挡面积，为运维人员提供运维建议；
4、不依赖模型和环境参数，经济便捷，可实际应用于具有组件I-V扫描功能的光伏电站，提高系统的安全性和可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例中光伏组件结构示意图；
图2为本发明实施例中阴影遮挡组件时I-V输出特性曲线图；
图3为本发明实施例中积分面积计算示意图；
图4为本发明实施例中阴影遮挡组件时I-V输出特性曲线对应S-V曲线图；
图5为本发明实施例中参考直线以及差值判断方法示意图；
图6为I-V本发明实施例中整体离散积分面积SM随温度变化图；
图7为I-V本发明实施例中整体离散积分面积SM随辐照度变化图；
图8为本发明实施例中整体离散积分面积SM随阴影遮挡面积变化图；
图9为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例中光伏组件结构示意图。由图1可见，本发明中的光伏组件为光伏组串中的一个，所述光伏组串由n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d个光伏电池片和一个旁路二极管，d个光伏电池片串联后与旁路二极管反并联。在本实施例中光伏子串的电池片数d＝20。
图9为本发明的流程图。由该图可见，本发明基于S-V曲线的光伏组件影遮挡故障诊断方法包括以下步骤：
步骤1，光伏组件I-V数据的获取及线性插值处理
步骤1.1，通过带有I-V扫描功能的光伏组件优化器获取光伏组件的I-V输出特性曲线，其中x轴为电压，y轴为电流；
步骤1.2，设电压间隔F为0.1V，按照等电压间隔的方式在步骤1得到的I-V输出特性曲线上取P个数据点，并将P个数据点中的任意一个记为插值点j，插值点j处的电压记为Uj、插值点j处电流记为Ij，j＝1，2...P，其中，U1＝0且UP＝VOC，其中VOC为光伏组件的开路电压；
步骤2，绘制S-V曲线
步骤2.1，在步骤1得到的I-V输出特性曲线上任取两个相邻的插值点j和插值点j-1，用直线c连接插值点j和插值点j-1，并从插值点j处和插值点j-1处分别向X轴做垂线得到直线a和直线b，将直线c、直线a、直线b和X轴之间围成的面积记为插值点j与插值点j-1对应的插值离散积分面积sj，sj计算公式为：
Figure BDA0002928531840000071
步骤2.2，用步骤2.1的方法逐点计算出插值点j与第一个插值点1之间的所有插值点对应的插值离散积分面积，并求和得到插值点j对应插值点1的离散积分面积Sj，其计算公式为：
Sj＝sj+sj-1…+s2
当j＝p时，对应的离散积分面积SP为插值点p对应插值点1的离散积分面积，即I-V输出特性曲线上最后一个插值点对应第一个插值点的离散积分面积，将该离散积分面积SP命名为整体离散积分面积SM，即SM＝SP；
根据P个插值点的电压、离散积分面积绘制出S-V曲线，其中X轴为电压Uj，Y轴为离散积分面积Sj，j＝1，2...P；
图3为本发明实施例中积分面积计算示意图。
步骤3，根据S-V曲线对光伏组件阴影遮挡故障进行诊断
步骤3.1，在S-V曲线上规划出低压区和中压区，其中，低压区的电压范围为0V～8V，中压区的电压范围为12V～20V；
将低压区对应的S-V曲线近似为一条直线，并记为S-V曲线低压区参考直线L1，将L1的斜率记为低压区斜率K1，将L1上与插值点对应的积分高度记为低压区积分高度L1j；将中压区对应的S-V曲线近似为一条直线，并记为S-V曲线中压区参考直线L2，将L2的斜率记为中压区斜率K2，将L2上与插值点对应的积分高度记为中压区积分高度记为L2j，j＝1，2...P，L2j和L2j的表达式分别为：
L1j＝K1×Uj+e
L2j＝K2×Uj+f
其中，e为低压区常数，f为中压区常数；
步骤3.2，根据厂家提供的标准状况下的光伏组件标准I-V输出特性曲线提取得到标准离散整体积分面积SM.STC和标准斜率KSTC，所述标准状况为辐照度为1000W/m2、温度为25℃的状况，所述标准整体离散积分面积SM.STC为标准I-V输出特性曲线的整体离散积分面积，所述标准斜率KSTC为标准S-V曲线低压区参考直线的斜率；
步骤3.3，将任意环境温度、辐照度下S-V曲线低压区参考直线的斜率记为参考斜率KREF，将任意环境温度、辐照度下S-V曲线的整体离散积分面积记为参考整体离散积分面积SM.REF，计算公式分别为：
KREF＝KSTC×[0.0014(T-25)+1]×[-0.001(G-1000)+0.9999]
SM.REF＝(0.001×G-0.0104)×(-0.003×T+1.0781)×SM.STC
其中，T为光伏组件背板温度，G为环境辐照度；
步骤3.4，计算整体离散积分面积SM与参考整体离散积分面积SM.REF的比值D1，D1＝SM/SM.REF，并进行如下诊断：
当D1≥0.95时，光伏组件正常，结束本次诊断；
当D1＜0.95时，光伏组件存在故障，进入步骤3.5；
步骤3.5，计算低压区斜率K1与参考斜率KREF的比值D，D＝K1/KREF，并进行如下诊断：
当D＜0.9时，光伏组件中三个光伏子串同时存在阴影遮挡故障，进入步骤4；当D≥0.9时，光伏组件中部分光伏子串存在阴影遮挡故障，进入步骤3.6：
步骤3.6，计算第一差值C1j和第一差值C2j，C1j＝(K1×Uj+e)-Sj，C2j＝(K2×Uj+f)-Sj，并进行如下诊断：
(1)当同时满足以下两个条件时，光伏组件中有两个光伏子串存在相同程度阴影遮挡故障：
C1j在电压区间[10V，15V]内且C1j＞2；
C2j在电压区间[19V，24V]内且C2j≤2；
(2)当同时满足以下两个条件时，光伏组件中有两个光伏子串存在不同程度阴影遮挡故障：
C1j在电压区间[10V，15V]内且C1j＞2；
C2j在电压区间[19V，24V]内且C2j＞2；
(3)当同时满足以下两个条件时，光伏组件中有一个光伏子串存在阴影遮挡故障：
C1j在电压区间[10V，15V]内且C1j≤2；
C2j在电压区间[19V，24V]内且C2j＞2；
(4)当同时满足以下两个条件时，光伏组件中存在其他故障：
C1j在电压区间[10V，15V]内且C1j≤2；
C2j在电压区间[19V，24V]内且C2j≤2；
步骤4，计算光伏组件阴影遮挡面积Z，计算公式为：
Z＝243.36×(-2.9096×D1+2.8996)
其中，光伏组件阴影遮挡面积Z的单位为cm2。
为了说明本发明的有益效果，对本发明进行了验证。
图2为本发明实施例中阴影遮挡组件时I-V输出特性曲线图。如图2所示，当光伏组件受到不同类型阴影遮挡故障时，会在I-V输出特性曲线上出现拐点，拐点位置位于三分之一、三分之二开路电压处，这是由光伏组件I-V输出特性曲线是由三个光伏子串I-V曲线复合而成导致的，实际I-V输出特性曲线扫描过程中，所获取的数据点数比较少，通过线性插值后，可以得到等电压间隔的I-V输出特性曲线。
图4为本发明实施例中阴影遮挡组件时I-V输出特性曲线对应S-V曲线图。由图4可见，S-V曲线对应不同类型的阴影遮挡光伏组件I-V曲线，不同类型的阴影遮挡光伏组件的S-V曲线会出现的不同的特征。正常光伏组件的S-V曲线近似一条直线，而阴影遮挡光伏组件会在三分之一、三分之二开路电压处出现斜率变化，并且不同程度的阴影遮挡时，整体离散积分面积SM不同，并且阴影遮挡越严重，整体离散积分面积SM越小。
图5为本发明实施例中参考直线以及差值判断方法示意图。由图5可见，根据S-V输出特性曲线低压区和S-V输出特性曲线中压区构建S-V输出特性曲线低压区参考直线L1和S-V输出特性曲线中压区参考直线L2，阴影遮挡光伏组件S-V输出特性曲线与低压区参考直线L1和中压区参考直线L2在一定电压范围内出现较大的差值；
图6为I-V本发明实施例中整体离散积分面积SM随温度变化图，图7为I-V本发明实施例中整体离散积分面积SM随辐照度变化图。由图6、图7可见，由于光伏组件I-V曲线整体离散积分面积SM随温度上升、辐照度下降而线性下降，利用该线性关系，计算不同环境温度、环境辐照度下，光伏组件参考整体离散积分面积SM.REF。
图8为本发明实施例中整体离散积分面积SM随阴影遮挡面积变化图。由图8可见，由于阴影遮挡光伏组件整体离散积分面积SM随阴影遮挡面积的增加而线性下降，所以利用该线性关系，由光伏组件整体离散积分面积计算光伏组件阴影遮挡面积。

Claims (1)

1.一种基于S-V曲线的光伏组件阴影遮挡故障诊断方法，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n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d个光伏电池片和一个旁路二极管，d个光伏电池片串联后与旁路二极管反并联；
其特征在于，所述诊断方法包括以下步骤：
步骤1，光伏组件I-V数据的获取及线性插值处理
步骤1.1，通过带有I-V扫描功能的光伏组件优化器获取光伏组件的I-V输出特性曲线，其中x轴为电压，y轴为电流；
步骤1.2，设电压间隔F为0.1V，按照等电压间隔的方式在步骤1得到的I-V输出特性曲线上取P个数据点，并将P个数据点中的任意一个记为插值点j，插值点j处的电压记为Uj、插值点j处电流记为Ij，j＝1，2...P，其中，U1＝0且UP＝VOC，其中VOC为光伏组件的开路电压；
步骤2，绘制S-V曲线
步骤2.1，在步骤1得到的I-V输出特性曲线上任取两个相邻的插值点j和插值点j-1，用直线c连接插值点j和插值点j-1，并从插值点j处和插值点j-1处分别向X轴做垂线得到直线a和直线b，将直线c、直线a、直线b和X轴之间围成的面积记为插值点j与插值点j-1对应的插值离散积分面积sj，sj计算公式为：
sj＝|(Ij-1+Ij)×0.1]/2
步骤2.2，用步骤2.1的方法逐点计算出插值点j与第一个插值点1之间的所有插值点对应的插值离散积分面积，并求和得到插值点j对应插值点1的离散积分面积Sj，其计算公式为：
Sj＝sj+sj-1…+s2
当j＝p时，对应的离散积分面积SP为插值点p对应插值点1的离散积分面积，即I-V输出特性曲线上最后一个插值点对应第一个插值点的离散积分面积，将该离散积分面积SP命名为整体离散积分面积SM，即SM＝SP；
根据P个插值点的电压、离散积分面积绘制出S-V曲线，其中X轴为电压Uj，Y轴为离散积分面积Sj，j＝1，2...P；
步骤3，根据S-V曲线对光伏组件阴影遮挡故障进行诊断
步骤3.1，在S-V曲线上规划出低压区和中压区，其中，低压区的电压范围为0V～8V，中压区的电压范围为12V～20V；
将低压区对应的S-V曲线近似为一条直线，并记为S-V曲线低压区参考直线L1，将L1的斜率记为低压区斜率K1，将L1上与插值点对应的积分高度记为低压区积分高度L1j；将中压区对应的S-V曲线近似为一条直线，并记为S-V曲线中压区参考直线L2，将L2的斜率记为中压区斜率K2，将L2上与插值点对应的积分高度记为中压区积分高度记为L2j，j＝1，2...P，L2j和L2j的表达式分别为：
L1j＝K1×Uj+e
L2j＝K2×Uj+f
其中，e为低压区常数，f为中压区常数；
步骤3.2，根据厂家提供的标准状况下的光伏组件标准I-V输出特性曲线提取得到标准整体离散积分面积SM.STC和标准斜率KSTC，所述标准状况为辐照度为1000W/m2、温度为25℃的状况，所述标准整体离散积分面积SM.STC为标准I-V输出特性曲线的整体离散积分面积，所述标准斜率KSTC为标准S-V曲线低压区参考直线的斜率；
步骤3.3，将任意环境温度、辐照度下S-V曲线低压区参考直线的斜率记为参考斜率KREF，将任意环境温度、辐照度下S-V曲线的整体离散积分面积记为参考整体离散积分面积SM.REF，计算公式分别为：
KREF＝KSTC×[0.0014(T-25)+1]×[-0.001(G-1000)+0.9999]
SM.REF＝(0.001×G-0.0104)×(--0.003×T+1.0781)×SM.STC
其中，T为光伏组件背板温度，G为环境辐照度；
步骤3.4，计算整体离散积分面积SM与参考整体离散积分面积SM.REF的比值D1，D1＝SM/SM.REF，并进行如下诊断：
当D1≥0.95时，光伏组件正常，结束本次诊断；
当D1＜0.95时，光伏组件存在故障，进入步骤3.5；
步骤3.5，计算低压区斜率K1与参考斜率KREF的比值D，D＝K1/KREF，并进行如下诊断：
当D＜0.9时，光伏组件中三个光伏子串同时存在阴影遮挡故障，进入步骤4；当D≥0.9时，光伏组件中部分光伏子串存在阴影遮挡故障，进入步骤3.6；
步骤3.6，计算第一差值C1j和第一差值C2j，C1j＝(K1×Uj+e)-Sj，C2j＝(K2×Uj+f)-Sj，并进行如下诊断：
(1)当同时满足以下两个条件时，光伏组件中有两个光伏子串存在相同程度阴影遮挡故障：
C1j在电压区间[10V，15V]内且C1j＞2；
C2j在电压区间[19V，24V]内且C2j≤2；
(2)当同时满足以下两个条件时，光伏组件中有两个光伏子串存在不同程度阴影遮挡故障：
C1j在电压区间[10V，15V]内且C1j＞2；
C2j在电压区间[19V，24V]内且C2j＞2；
(3)当同时满足以下两个条件时，光伏组件中有一个光伏子串存在阴影遮挡故障：
C1j在电压区间[10V，15V]内且C1j≤2；
C2j在电压区间[19V，24V]内且C2j＞2；
(4)当同时满足以下两个条件时，光伏组件中存在其他故障：
C1j在电压区间[10V，15V]内且C1j≤2；
C2j在电压区间[19V，24V]内且C2j≤2；
步骤4，计算光伏组件阴影遮挡面积Z，其计算公式为：
Z＝243.36×(-2.9096×D1+2.8996)
其中，光伏组件阴影遮挡面积Z的单位为cm2。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114039546A (zh) * 2021-11-18 2022-02-11 河海大学常州校区 基于光伏组件i-v曲线重构的光伏阵列故障定位方法和装置
CN114520630A (zh) * 2022-03-28 2022-05-20 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
CN114640304A (zh) * 2022-03-28 2022-06-17 合肥工业大学 一种基于i-v曲线的光伏组件电流失配故障诊断方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105871325A (zh) * 2016-05-27 2016-08-17 浙江大学 一种局部阴影遮挡下提高光伏优化器调整速度和准确度的前馈mppt控制方法
CN105932965A (zh) * 2016-05-13 2016-09-07 何旭 一种光伏电站系统效能的测量方法
CN108923748A (zh) * 2018-07-16 2018-11-30 河海大学常州校区 一种基于iv曲线扫描的光伏阵列故障诊断方法
CN109981051A (zh) * 2017-12-27 2019-07-05 Imec 非营利协会 光伏系统的仿真
US20200204111A1 (en) * 2018-12-24 2020-06-25 Sungrow Power Supply Co., Ltd. Method for Photovoltaic Module Fault Diagnosis, Edge Calculation Processing Device, and Inverter
CN111444615A (zh) * 2020-03-27 2020-07-24 河海大学常州校区 一种基于k近邻和iv曲线的光伏阵列故障诊断方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105932965A (zh) * 2016-05-13 2016-09-07 何旭 一种光伏电站系统效能的测量方法
CN105871325A (zh) * 2016-05-27 2016-08-17 浙江大学 一种局部阴影遮挡下提高光伏优化器调整速度和准确度的前馈mppt控制方法
CN109981051A (zh) * 2017-12-27 2019-07-05 Imec 非营利协会 光伏系统的仿真
CN108923748A (zh) * 2018-07-16 2018-11-30 河海大学常州校区 一种基于iv曲线扫描的光伏阵列故障诊断方法
US20200204111A1 (en) * 2018-12-24 2020-06-25 Sungrow Power Supply Co., Ltd. Method for Photovoltaic Module Fault Diagnosis, Edge Calculation Processing Device, and Inverter
CN111444615A (zh) * 2020-03-27 2020-07-24 河海大学常州校区 一种基于k近邻和iv曲线的光伏阵列故障诊断方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄思源等: "基于光伏功率等效面积法的多峰最大功率追踪控制方法", 《电测与仪表》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114039546A (zh) * 2021-11-18 2022-02-11 河海大学常州校区 基于光伏组件i-v曲线重构的光伏阵列故障定位方法和装置
CN114520630A (zh) * 2022-03-28 2022-05-20 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
CN114640304A (zh) * 2022-03-28 2022-06-17 合肥工业大学 一种基于i-v曲线的光伏组件电流失配故障诊断方法
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
CN114640304B (zh) * 2022-03-28 2022-09-13 合肥工业大学 一种基于i-v曲线的光伏组件电流失配故障诊断方法

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