光学损失故障对单晶硅电池模型参数影响的研究

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1、＿又摩次菩ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第—所现代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５学科专业：控制科学与工程作者姓名：巩力指导教师：程泽副教授天津大学研究生院＠２０１５年１１月光学损失故障对单晶硅电池模型参数影响的研究Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｏｐｔｉｃａｌｌｏｓｓｅｓｏｎｍｏｄｕｌｅａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｍｏｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｐｓｉｌｉｃｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ学科专业：控制科学与工程研究生：巩力指导教师

2、：程泽副教授天津大学电气与自动化工程学院二零一五年十一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证一书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意＜＝学位论文作者签名：：签字曰期ｒ年曰讯力＞！＆月／学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留。、使用学位论文

3、的规定特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：ｇ４签４字日期：ＨＴ年匕月／日签字日期年Ｐ月／日摘要分布广泛且资源丰富的太阳能是当今最具有潜力的新能源。随着光伏发电在全球的逐步发展，光伏发电站中光伏电池板的状态监控以及故障诊断显的越来越重要。目前，国内外学者对光伏阵列故障诊断的研究几乎都停留在光伏阵列的连接结

4、构上。已有的光伏电池故障诊断方法可分为大两类：采用电信号诊断方法和采用红外图像诊断方法。而这两类方法都是根据检测太阳能电池的外特性来进行故障检测的，虽然这些故障诊断方法有一定的工程价值，但这些研究仍停留于外特性，而没有深入到光伏电池模型的层面，没有从模型的内部机理来研究和分析故障。为了深入研究光伏电池发生光学损失故障时电池模型参数如何发生变化，并对其进行定量描述。本文从光伏电池的发电原理出发，研究了单晶硅光伏电池的半导体结构与特性，分析电池发生故障时内部参数的变化情况，并推导出光伏电池光学损失故障程度与模型参数之间的关系。由电池I-V输

5、出曲线对光伏电池的参数进行快速准确地参数辨识是本课题研究的关键，本文为此引入了自适应混沌粒子群参数辨识算法（SA-CPSO），实现了对光伏电池五个参数的快速准确性辨识。在此基础上，本文分析了电池发生光学损失故障时内部参数的变化规律。最后，本文搭建了以ARM为核心的光伏电池I-V输出曲线测量系统。在模拟实验中，通过减少透光率来等效模拟不同程度的光学损失故障状态，并用搭建的输出测量系统进行的反复实验。实验结果验证了文中有关光学损失故障对模型参数的影响的推断。关键词：光学损失故障，参数辨识，自适应混沌粒子群，故障诊断ABSTRACTSolar

6、energyresourcesiswidelydistributed,anditisveryabundantasthehighestpotentialnewenergy.Withthedevelopmentofphotovoltaicpowergenerationstepbystep,themonitoringsystemandfaultdiagnosisofphotovoltaicarrayinthePVpowergenerationarebecomingmoreandmoreimportant.Atpresent,theresear

7、chesaboutthefaultdiagnosisofphotovoltaicarraysinChinaorforeigncountriesarealmostlyremainingontheconnectionstructure.TheexistedfaultdiagnosismethodsforPVarrayscanbeclassifiedintoelectricalsignalsmethodandinfraredimagesmethod,andbothofthemisbasedonthemeasuringofthecell’sex

8、ternalbehaviortodiagnosethefaults.Althoughthesefaultsdiagnosismethodsarevaluableinsomeengineeringsituat