本實(shí)用新型涉及太陽能輻照領(lǐng)域，尤其是太陽能輻照度的精確測量，具體涉及一種基于在線支持向量的輻照度軟測量計(jì)。

背景技術(shù)：

光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。憑借其可再生性、清潔性及取之不盡，用之不竭等特點(diǎn)，太陽能光伏發(fā)電逐漸成為我國未來非化石能源和替代能源的主體。相對于光能，電能更容易被使用和儲藏，并且電能可以被長距離傳輸。光伏系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率一定程度上取決于接收的輻照度，所以太陽能輻照度的精確測量方法對于評估和開發(fā)光伏系統(tǒng)是至關(guān)重要。

但是，實(shí)際上獲取太陽能輻照度數(shù)據(jù)并不容易，用于太陽能輻照度檢測的設(shè)備(如日射強(qiáng)度計(jì)和日溫計(jì))通常很昂貴，這使得小型光伏系統(tǒng)，難以承擔(dān)購買它們的費(fèi)用。此外，安裝光伏組件通常成一定方位角和傾斜角，而日射強(qiáng)度計(jì)測得的是水平太陽輻照度數(shù)據(jù)，因此很難直接用測得的輻照度數(shù)據(jù)控制光伏組件。近年來，出現(xiàn)了一些關(guān)于太陽能輻照度軟測量方法的研究，比如數(shù)值法與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。一般情況下，這些方法有較好的預(yù)測精度，但這是以擁有完備訓(xùn)練集為前提的，實(shí)際上在訓(xùn)練初期收集完備數(shù)據(jù)集并不容易，而且太陽能電池的特性會因老化而改變，傳統(tǒng)軟測量精確度難以根據(jù)特性變化而自適應(yīng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，提供一種基于在線支持向量的輻照度軟測量計(jì)，本實(shí)用新型基于OL-SVR的軟測量法在各種環(huán)境情況下都能保持較精準(zhǔn)的預(yù)測效果，該方法使用光伏電池來估計(jì)太陽輻照度，使得感應(yīng)系統(tǒng)更便宜、更簡單。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于在線支持向量的輻照度軟測量計(jì)，包括：太陽能電池、用于測量所述太陽能電池溫度的溫度計(jì)、用于提供基本電阻的直流電子負(fù)載、與所述直流電子負(fù)載并聯(lián)的開關(guān)、用于測量終端電流的電流計(jì)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微控制器，所述溫度計(jì)測量所述太陽能電池的溫度，將溫度模擬信號傳給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將溫度模擬信號轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)字信號，所述電流計(jì)測量終端的電流，將電流模擬信號傳給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將電流模擬信號轉(zhuǎn)換為電流數(shù)字信號，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別將溫度數(shù)字信號和電流數(shù)字信號傳輸至所述微控制器的SVR模型中，所述SVR模型通過所述直流電子負(fù)載的電阻R和電流數(shù)字信號I得到所述太陽能電池的電壓V，所述SVR模型通過溫度數(shù)字信號、所述電流計(jì)顯示的終端電流、所述太陽能電池電壓V預(yù)測輻照度。

本實(shí)用新型的有益效果是:

本實(shí)用新型涉及一種基于在線支持向量的輻照度軟測量計(jì)，主要包括：太陽能電池、溫度計(jì)、直流電子負(fù)載、開關(guān)、電流計(jì)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微控制器等部分，溫度計(jì)測量太陽能電池的溫度，將溫度模擬信號傳給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將溫度模擬信號轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)字信號，電流計(jì)測量終端的電流，將電流模擬信號傳給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將電流模擬信號轉(zhuǎn)換為電流數(shù)字信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別將溫度數(shù)字信號和電流數(shù)字信號傳輸至微控制器的SVR模型中，SVR模型通過所述直流電子負(fù)載的電阻R和電流數(shù)字信號I得到太陽能電池的電壓V，SVR模型通過溫度數(shù)字信號、電流計(jì)顯示的終端電流、太陽能電池電壓V預(yù)測輻照度。

本實(shí)用新型基于OL-SVR的軟測量法在各種環(huán)境情況下都能保持較精準(zhǔn)的預(yù)測效果，該方法使用光伏電池來估計(jì)太陽輻照度，使得感應(yīng)系統(tǒng)更便宜、更簡單。

上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1是本實(shí)用新型的測量計(jì)的原理框架圖；

圖2是本實(shí)用新型測試方法的原理框架圖；

圖3是本實(shí)用新型測試系統(tǒng)的時變特性測試圖；

圖4是兩種模型的估算結(jié)果。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

實(shí)施例

參照圖1-2所示，本實(shí)施例中公開了一種基于在線支持向量的輻照度軟測量計(jì)，其硬件結(jié)構(gòu)主要有：太陽能電池、溫度計(jì)、直流電子負(fù)載、開關(guān)、電流計(jì)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微控制器，其中，上述太陽能電池為2W的單晶硅太陽能電池，上述溫度計(jì)用于測量所述太陽能電池溫度，上述直流電子負(fù)載用于提供基本電阻，基本電阻是已知的，上述開關(guān)與所述直流電子負(fù)載并聯(lián)，上述電流計(jì)用于測量終端電流，上述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，上述微控制器中安裝有軟模型OL-SVR。

上述輻照度軟測量計(jì)的工作原理：所述溫度計(jì)測量所述太陽能電池的溫度，將溫度模擬信號傳給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將溫度模擬信號轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)字信號，所述電流計(jì)測量終端的電流，將電流模擬信號傳給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將電流模擬信號轉(zhuǎn)換為電流數(shù)字信號，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別將溫度數(shù)字信號和電流數(shù)字信號傳輸至所述微控制器的SVR模型中，所述SVR模型通過所述直流電子負(fù)載的電阻R和電流數(shù)字信號I得到所述太陽能電池的電壓V，所述SVR模型通過溫度數(shù)字信號、所述電流計(jì)顯示的終端電流、所述太陽能電池電壓V預(yù)測輻照度。

基于上述的輻照度軟測量計(jì)，公開了一種輻照度軟測量方法，包括以下步驟：

S1、所述溫度計(jì)獲取太陽能電池溫度，所述電流計(jì)獲取終端電流，所述溫度計(jì)和電流計(jì)分別將各自獲取的模擬信號傳輸給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器；

S2、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并且將數(shù)字信號傳輸至所述微控制器中的SVR模型中；

S3、所述SVR模型通過公式V_digital＝I_digitalR得到太陽能電池的電壓，其中I_digital為電流數(shù)字信號、R為所述直流電子負(fù)載提供的基本電阻；

S4、所述SVR模型獲得了太陽能電池溫度、終端電流、太陽能電池電壓，所述SVR模型通過計(jì)算，預(yù)測輻照度；

S5、關(guān)閉開關(guān)，短路電流加入在線學(xué)習(xí)模型中。

具體的，基于軟測量的在線支持向量回歸(OL-SVR)方法的使用流程，即S4中的流程包括：

S401、開始，通過SVR初始化模型f₀(x)，進(jìn)入下一步；

S402、通過公式計(jì)算參數(shù)k_i，并進(jìn)入下一步；

S403、通過公式v(i)＝max(∈),計(jì)算閾值v_i，并進(jìn)入下一步；

S404、收集新樣本，并進(jìn)入下一步；

S405、通過現(xiàn)在的模型預(yù)測輻照度G_-predict并進(jìn)入下一步；

S406、通過公式更新∈_i，并進(jìn)入下一步；

S407、判斷∈_i是否大于閾值v_i，如果是，則進(jìn)入S408，否則進(jìn)入S409；

S408、將新樣本添加到訓(xùn)練集中，通過SVR模型重新構(gòu)建模型f_i(x)，并進(jìn)入S402中；

S409、不斷更新模型，保持現(xiàn)有模型f_i(x)，并進(jìn)入S402中。

在本實(shí)施例中，基于在線支持向量回歸(OL-SVR)的太陽能輻照度軟預(yù)測方法在任何情況下都能保證精確度，而且生產(chǎn)成本低廉。

為了描述時變特性，如圖3中所示，來自C1到C4環(huán)境下的392個樣本將被用來訓(xùn)練基于軟模型的OL-SVR而C1到C4環(huán)境下391個樣本和來自C5的200個樣本被用來測試模型的精確度，如圖4所示(C1:200W/m²,25℃；C2:400W/m²,25℃；C3:600W/m²,50℃；C4:800W/m²,75℃；C5:1000W/m²,25℃)。

在所提出的OL-SVR模型和標(biāo)準(zhǔn)SVR模型之間進(jìn)行一次比較實(shí)驗(yàn)，如圖3中所示，給出了兩種模型的估計(jì)結(jié)果。

如圖4中所示，兩種模型都能估計(jì)C1，C2，C3和C4條件下的輻照度。但是，從C5條件下的估計(jì)結(jié)果可以觀察到，標(biāo)準(zhǔn)SVR模型預(yù)測效果較差。圖4顯示提出的軟預(yù)測方法能夠自適應(yīng)模型并達(dá)到較好的預(yù)測精度。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。