Fehlerdiagnose in PV-Arrays mit differenzierbaren physikalischen Modellen

Eine neue Methode zur Fehlerdiagnose und Quantifizierung von Photovoltaik-Arrays wurde vorgestellt, die auf differenzierbaren physikalischen Modellen basiert. Ziel ist es, die Zuverlässigkeit von Solarsystemen zu erhöhen und die Wartung zu optimieren.

Im Mittelpunkt steht das differenzierbare schnelle Fehlersimulationsmodell (DFFSM). Dieses Modell erfasst präzise die I‑V‑Charakteristiken unter verschiedenen Fehlerbedingungen und liefert analytische Gradienten in Bezug auf die Fehlerparameter. Dadurch wird die Modellierung nicht nur genauer, sondern auch interpretierbarer.

Auf Basis dieser Gradienten wurde ein gradientenbasiertes Identifikationsverfahren (GFPI) entwickelt, das den Adahessian‑Optimierer nutzt. GFPI kann Partialschattierung, Kurzschluss und Serienwiderstandsdegradation effizient quantifizieren und bietet damit eine umfassende Fehleranalyse in Echtzeit.

Experimentelle Tests an simulierten und gemessenen I‑V‑Kurven zeigen, dass die GFPI eine hohe Genauigkeit erreicht: Die Rekonstruktionsfehler liegen unter 3 %. Diese Ergebnisse belegen die Effektivität der Methode und ihre Anwendbarkeit in realen PV‑Systemen.

Die Arbeit bestätigt damit die Machbarkeit differenzierbarer physikalischer Simulatoren für die Fehlerdiagnose von Photovoltaik‑Arrays und eröffnet neue Perspektiven für intelligente Wartung und Betriebssicherheit.