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利用双层物理信息神经网络改进光伏模型参数估计
Improving Estimation of Parameters in Photovoltaic Models Using Two-Level Layered Physics-Informed Neural Networks
| 作者 | Nikta Shamsmohammadi · Giovanni Spagnuolo · José del Campo-Ávila · Esteban José Palomo · Llanos Mora-López |
| 期刊 | IEEE Journal of Photovoltaics |
| 出版日期 | 2025年9月 |
| 技术分类 | 光伏发电技术 |
| 技术标签 | 储能系统 SiC器件 深度学习 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 光伏模型参数估计 两层物理信息神经网络 辐照度 温度 结电容 |
语言:
中文摘要
准确估计光伏模型中的参数对于改善系统监测、控制和诊断至关重要。在本研究中,提出了一种新颖的两级分层物理信息神经网络(PINN)架构,用于估计动态单二极管光伏模型中的参数,包括辐照度($G$)、温度($T$)和结电容($C_{j0}$)。在光伏电流和电压波形不受噪声影响的情况下,所提出的方法实现的误差为:辐照度($G$)误差为 0.25%,温度($T$)误差为 1.5%,结电容($C_{j0}$)误差为 2.1%。与传统优化方法相比,两级分层 PINN 表现更优,尤其在学习结电容($C_{j0}$)的非线性行为方面。在加性高斯噪声(0% - 5%)下进行的灵敏度分析证实了该方法的鲁棒性,识别误差仅有轻微增加。研究结果证实了将物理知识融入神经网络对于动态光伏系统中参数的稳健可靠估计是有效的。
English Abstract
Accurate estimation of parameters in photovoltaic models is essential to improve system monitoring, control, and diagnostics. In this study, a novel two-level layered physics-informed neural network (PINN) architecture is proposed to estimate the parameters irradiance ( G ) and temperature ( T ), and junction capacitance ( C_j0 ) in a dynamic single-diode PV model. In case no noise affects the PV current and voltage waveforms, the proposed method achieves errors equal to 0.25% for G , 1.5% for T , and 2.1% for C_j0 . Compared to traditional optimization methods, the two-level layered PINN shows a better performance, particularly in learning the nonlinear behavior of C_j0 . Sensitivity analysis under additive Gaussian noise (0% –5% ) confirms the robustness of the approach, with a slight increase of the identification error. The results confirm the effectiveness of incorporating physical knowledge into neural networks for robust and reliable parameter estimation in dynamic photovoltaic systems.
S
SunView 深度解读
该双层物理信息神经网络参数估计技术对阳光电源SG系列光伏逆变器的MPPT算法优化具有重要应用价值。通过精准估计光伏组件的五参数模型(光生电流、二极管饱和电流、串联电阻等),可显著提升不同光照温度条件下的最大功率点追踪精度。该方法可集成到iSolarCloud智能运维平台,实现光伏阵列实时建模与性能诊断,识别组件老化、热斑等故障。对于ST系列储能系统,精确的光伏侧参数估计有助于优化光储协调控制策略。此外,该技术的快速收敛特性适合边缘计算场景,可嵌入逆变器DSP实现在线参数辨识,提升系统自适应能力与发电效率。