光伏電池模型參數(shù)辨識(shí)及老化故障的研究.pdf

1、光伏光伏電池電池模型模型參數(shù)辨識(shí)參數(shù)辨識(shí)及老化老化故障故障的研究的研究Extractingparametersofphotovoltaiccellmodelresearchofagingfault學(xué)科專業(yè)：控制科學(xué)與工程研究生：董夢(mèng)男指導(dǎo)教師：程澤副教授天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院二零一三年十二月摘要太陽(yáng)能資源及其豐富，并且分布廣泛，是最具有潛力的新能源。隨著光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的逐步發(fā)展，光伏發(fā)電站中光伏陣列的狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷顯的越來(lái)越重要

2、。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)光伏陣列的故障診斷的研究都是在光伏陣列的連接結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行研究的，當(dāng)前已有的故障診斷方法主要分為兩大類：電信號(hào)診斷方法和紅外圖像診斷方法。這兩大類方法都是根據(jù)太陽(yáng)能電池的外部特性來(lái)檢測(cè)故障的，雖然這些光伏陣列故障診斷系統(tǒng)有一定的工程價(jià)值，但這些基礎(chǔ)研究都沒有深入到電池模型的層面，無(wú)法從電池模型的內(nèi)部機(jī)理來(lái)研究和分析故障。為了深入研究光伏電池發(fā)生老化故障時(shí)電池內(nèi)部機(jī)理和參數(shù)如何發(fā)生變化，并對(duì)光伏電池故障進(jìn)行定量描述。本文從

3、基本理論出發(fā)，研究了光伏電池模型的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與內(nèi)部特性，分析故障發(fā)生時(shí)電池內(nèi)部參數(shù)的變化特性，推導(dǎo)出電池老化與模型參數(shù)之間的關(guān)系，初步建立老化故障模型。本文研究的最關(guān)鍵的一步是對(duì)光伏電池的參數(shù)進(jìn)行快速準(zhǔn)確地辨識(shí)，為此本文引入了自適應(yīng)混沌粒子群融合算法（SACPSO），實(shí)現(xiàn)了光伏電池參數(shù)的快速準(zhǔn)確性辨識(shí)。本文利用SACPSO算法對(duì)模擬的老化電池的參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，分析了電池內(nèi)部參數(shù)的變化規(guī)律并初步提出了老化電池的故障模型。最后，本文搭建了以F

4、PGA為核心的光伏電池模型參數(shù)辨識(shí)的的硬件系統(tǒng)電路。在實(shí)際環(huán)境中通過(guò)減少電池表面的透光率來(lái)模擬電池不同的老化狀態(tài)，用搭建的硬件電路進(jìn)行了反復(fù)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文提出的自適應(yīng)混沌粒子群算法進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)的準(zhǔn)確性和推導(dǎo)的老化電池故障模型的有效性。本文的研究不但為光伏電池老化故障的研究和診斷提供了基礎(chǔ)，而且在光伏陣列的發(fā)電量預(yù)測(cè)和最大功率點(diǎn)跟蹤控制領(lǐng)域也具有很重要的工程價(jià)值。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：參數(shù)辨識(shí)，自適應(yīng)混沌粒子群，老化，光伏電池故障模型，