CN107508551A - 一种集中式光伏发电***的iv扫描方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种集中式光伏发电***的IV扫描方法，在逆变器及其前级的多个汇流箱分别接收到扫描指令之后，由逆变器进入全局MPPT扫描模式，首先控制自身的工作电压由开路电压逐渐变化至MPP下限值，并在自身的工作电压下降至MPP下限值时，控制自身切换为固定电压工作模式，由多个汇流箱控制自身的输入电压由MPP下限值逐渐变化至零；期间，多个汇流箱分别记录自身所连接的各个光伏组串的电压电流值并存储于第一预设控制器中；也即，第一预设控制器中存储有各个光伏组串从开路电压变化至零的全部电流电压值，进而实现了集中式光伏发电***的整个电压范围内IV扫描。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种集中式光伏发电***的IV扫描方法。
背景技术
随着光伏发电行业的不断发展，对光伏发电各方面技术的精细化也不断加强，IV扫描技术就是光伏发电技术精细化的代表。IV扫描技术是指逆变器或者IV扫描设备通过扫描光伏组件的工作电压，采样得到光伏组件工作电流，再根据IV测试仪等得到的光照温度等数据，来判断光伏电站的光伏组件是否存在遮挡、损坏、热斑等异常情况，还可分析光伏组件的衰减等情况。
但是目前IV扫描技术仅能够在组串式逆变器上实现，集中式逆变器目前能实现的仅为其MPPT范围内的扫描，尚不能实现整个电压范围内的扫描。
发明内容
本发明提供一种集中式光伏发电***的IV扫描方法，以解决现有技术中集中式逆变器尚不能实现整个电压范围内IV扫描的问题。
为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：
一种集中式光伏发电***的IV扫描方法，所述集中式光伏发电***包括：逆变器及设置于所述逆变器前级的多个汇流箱；所述集中式光伏发电***的IV扫描方法包括：
S101、所述逆变器根据接收到的扫描指令，进入全局最大功率点跟踪MPPT扫描模式，控制自身的工作电压由开路电压逐渐变化至最大功率点MPP下限值；同时，所述多个汇流箱根据接收到的扫描指令，记录自身所连接的各个光伏组串的电压电流值并存储于第一预设控制器中；
S102、所述逆变器控制自身切换为固定电压工作模式；同时，所述多个汇流箱控制自身的输入电压由所述MPP下限值逐渐变化至零，记录自身所连接的各个光伏组串的电压电流值并存储于所述第一预设控制器中。
优选的，步骤S101包括：
S201、所述逆变器根据接收到的扫描指令，以开路电压为初始值进入全局MPPT扫描模式；
S202、所述逆变器判断自身的工作电压是否小于所述MPP下限值；
若所述逆变器判断自身的工作电压不小于所述MPP下限值，则执行步骤S203；
S203、所述多个汇流箱根据接收到的扫描指令，对自身所连接的各个光伏组串当前的电流值进行采样，记录各个光伏组串当前的电压电流值并存储于所述第一预设控制器中；
S204、所述逆变器控制自身的工作电压按照预设步长下降一步；
返回步骤S202，直至所述逆变器判断自身的工作电压小于所述MPP下限值。
优选的，步骤S102包括：
S301、所述逆变器控制自身的工作电压稳定在预设电压值；
S302、所述多个汇流箱控制自身的输入电压以所述MPP下限值为初始值进入升压工作模式；
S303、所述多个汇流箱判断自身的输入电压是否小于零；
若至少一个汇流箱判断自身的输入电压不小于零，则执行步骤S304；
S304、所述至少一个汇流箱对自身所连接的各个光伏组串当前的电流值进行采样，记录各个光伏组串当前的电压电流值并存储于所述第一预设控制器中；
S305、所述至少一个汇流箱控制自身的输入电压按照预设步长下降一步；
返回步骤S303，直至所述多个汇流箱均判断自身的输入电压小于零。
优选的，各个光伏组串与相应汇流箱的两个连接线中分别设置有可控开关；步骤S102中的所述多个汇流箱控制自身的输入电压由所述MPP下限值逐渐变化至零，记录自身所连接的各个光伏组串的电压电流值并传送至所述第一预设控制器中，包括：
所述多个汇流箱分别控制与自身连接的各个可控开关，使自身所连接的各个光伏组串分批次输出电能；在每次接收到电能后所述多个汇流箱均控制自身的输入电压由所述MPP下限值逐渐变化至零，记录相应的电压电流值并传送至所述第一预设控制器中；直至得到自身所连接的全部光伏组串的全部电压电流值。
优选的，在步骤S102之后还包括：
S103、所述第一预设控制器，或者接收所述第一预设控制器传输的全部电压电流值的第二预设控制器，根据全部电压电流值进行IV曲线拟合和分析。
优选的，所述第一预设控制器为：所述逆变器自身的内部控制器、所述多个汇流箱自身的内部控制器，或者所述集中式光伏发电***中的其他任一控制器。
优选的，若所述第一预设控制器为所述多个汇流箱自身的内部控制器，则所述第二预设控制器为：所述逆变器或者上位机/监控设备；
所述逆变器还与所述多个汇流箱通信连接；步骤S103为：所述逆变器，或者，所述上位机/监控设备通过所述逆变器，接收所述多个汇流箱自身的内部控制器分别传输的全部电压电流值，根据全部电压电流值进行IV曲线拟合和分析；
或者，所述集中式光伏发电***还包括：设置于所述多个汇流箱与所述上位机/监控设备之间的数据采集器；
步骤S103为：所述上位机/监控设备通过所述数据采集器，接收所述多个汇流箱自身的内部控制器分别传输的全部电压电流值，根据全部电压电流值进行IV曲线拟合和分析。
优选的，若所述第一预设控制器为所述逆变器自身的内部控制器，则所述第二预设控制器为：上位机/监控设备；
所述逆变器还与所述多个汇流箱通信连接；
步骤S103为：所述逆变器自身的内部控制器，根据全部电压电流值进行IV曲线拟合和分析；或者，所述上位机/监控设备接收所述逆变器传输的所述多个汇流箱自身的内部控制器分别传输的全部电压电流值，根据全部电压电流值进行IV曲线拟合和分析。
优选的，所述多个汇流箱均为：升压电路或者升降压电路。
优选的，所述多个汇流箱的控制用电，在自身的输入电压大于零时来源于自身的输入端或输出端，在自身的输入电压小于零时来源于自身的输出端或备用电源。
本发明提供的集中式光伏发电***的IV扫描方法，在逆变器及其前级的多个汇流箱分别接收到扫描指令之后，由逆变器进入全局MPPT扫描模式，首先控制自身的工作电压由开路电压逐渐变化至MPP下限值，并在自身的工作电压下降至MPP下限值时，控制自身切换为固定电压工作模式，由多个汇流箱控制自身的输入电压由MPP下限值逐渐变化至零；期间，多个汇流箱分别记录自身所连接的各个光伏组串的电压电流值并存储于第一预设控制器中；也即，第一预设控制器中存储有各个光伏组串从开路电压变化至零的全部电流电压值，进而实现了集中式光伏发电***的整个电压范围内IV扫描。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的集中式光伏发电***的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的集中式光伏发电***的另一结构示意图；
图3是本发明实施例提供的集中式光伏发电***的IV扫描方法的流程图；
图4是本发明另一实施例提供的汇流箱主电路的电路图；
图5是本发明另一实施例提供的汇流箱主电路的另一电路图；
图6是本发明另一实施例提供的汇流箱的结构图；
图7是本发明另一实施例提供的汇流箱的另一结构图；
图8是本发明另一实施例提供的汇流箱的另一结构图；
图9是本发明另一实施例提供的集中式光伏发电***的IV扫描方法的部分流程图；
图10是本发明另一实施例提供的集中式光伏发电***的IV扫描方法的部分流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明提供一种集中式光伏发电***的IV扫描方法，以解决现有技术中集中式逆变器尚不能实现整个电压范围内IV扫描的问题。
具体的，参见图1和图2，该集中式光伏发电***包括：逆变器及设置于逆变器前级的多个汇流箱；该逆变器为集中式逆变器，汇流箱1～汇流箱n为接入该逆变器的n台汇流箱，每一台汇流箱接入m路光伏组串输入，如图1中的PV11～PV1m及PVn1～PVnm，当然各个汇流箱的输入端也可不配满，此处不做限定，n和m均为大于1的正整数。
该集中式光伏发电***的IV扫描方法，参见图3，包括：
S101、逆变器根据接收到的扫描指令，进入全局MPPT(Maximum Power PointTracking，最大功率点跟踪)扫描模式，控制自身的工作电压由开路电压逐渐变化至MPP(Maximum Power Point，最大功率点)下限值；同时，多个汇流箱根据接收到的扫描指令，记录自身所连接的各个光伏组串的电压电流值并存储于第一预设控制器中；
S102、逆变器控制自身切换为固定电压工作模式；同时，多个汇流箱控制自身的输入电压由MPP下限值逐渐变化至零，记录自身所连接的各个光伏组串的电压电流值并存储于第一预设控制器中。
当***需要对光伏组串进行IV扫描时，可通过逆变器液晶或者上位机、监控设备对逆变器、各个汇流箱下达扫描指令。
逆变器在接收到扫描指令之后，即进入全局MPPT扫描模式；其扫描过程具体分为两段，前一段中需要控制自身的工作电压由开路电压逐渐变化至MPP下限值；在自身的工作电压下降至MPP下限值时，执行第二段，即控制自身切换为固定电压工作模式。
在逆变器执行第二段扫描过程时，需要各个汇流箱控制自身的输入电压由MPP下限值逐渐变化至零；这就要求各个汇流箱能够实现升压功能，在具体的实际应用中，各个汇流箱的主电路可以采用图4所示的升压电路，也可以采用图5所示的升降压电路，且各个汇流箱中的开关设置位置可以如图6所示，也可以如图7所示，但并不一定限定于此，可以视其具体应用环境而定，具有升压功能即可，均在本申请的保护范围内。图6至图8中的PV1～PVm为汇流箱接入的各个光伏组串。
优选的，多个汇流箱的控制用电，在自身的输入电压大于零时来源于自身的输入端或输出端，在自身的输入电压小于零时来源于自身的输出端或备用电源。可以视其应用环境而定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
通过上述两段扫描，即可实现各个光伏组串从开路电压变化至零的整个电压范围内的IV扫描。且扫描过程中，由各个汇流箱实时的记录自身所连接的各个光伏组串的电压电流值，并将其存储于第一预设控制器中；使得第一预设控制器中存储有各个光伏组串从开路电压变化至零的全部电流电压值，进而完成了集中式光伏发电***的整个电压范围内IV扫描。
值得说明的是，该第一预设控制器可以为：逆变器自身的内部控制器、多个汇流箱自身的内部控制器，或者集中式光伏发电***中的其他任一控制器。此处不做具体限定，可以视其具体由于环境而定，均在本申请的保护范围内。
优选的，参见图3，在步骤S102之后还包括：
S103、第一预设控制器，或者接收第一预设控制器传输的全部电压电流值的第二预设控制器，根据全部电压电流值进行IV曲线拟合和分析，进而得到各个光伏组串的IV输出特性和各个光伏组件的性能、故障等特性分析结果。
且根据第一预设控制器的不同选用方式，步骤S103的具体执行过程将会有所不同：
若第一预设控制器为多个汇流箱自身的内部控制器，则第二预设控制器为：逆变器或者上位机/监控设备；
此时，逆变器还与多个汇流箱通信连接，如图1中的虚线所示；则步骤S103为：逆变器，或者，上位机/监控设备通过逆变器，接收多个汇流箱自身的内部控制器分别传输的全部电压电流值，根据全部电压电流值进行IV曲线拟合和分析。
或者，集中式光伏发电***还包括：设置于多个汇流箱与上位机/监控设备之间的数据采集器，如图2所示；则步骤S103为：上位机/监控设备通过数据采集器，接收多个汇流箱自身的内部控制器分别传输的全部电压电流值，根据全部电压电流值进行IV曲线拟合和分析。
而若第一预设控制器为逆变器自身的内部控制器，则第二预设控制器为：上位机/监控设备；
逆变器还与多个汇流箱通信连接，如图1所示；
步骤S103为：逆变器自身的内部控制器，根据全部电压电流值进行IV曲线拟合和分析；或者，上位机/监控设备接收逆变器传输的多个汇流箱自身的内部控制器分别传输的全部电压电流值，根据全部电压电流值进行IV曲线拟合和分析。
综上，由于图1和图2的通信方式不同，则对全部电压电流值进行IV曲线的拟合和分析，可以视其具体应用环境而选择逆变器或者上位机/监控设备来实现，此处不做限定，均在本申请的保护范围内。
本发明另一实施例还提供了一种具体的集中式光伏发电***的IV扫描方法，在上述实施例及图1至图8的基础之上，优选的，参见图9，步骤S101包括：
S201、逆变器根据接收到的扫描指令，以开路电压为初始值进入全局MPPT扫描模式；
S202、逆变器判断自身的工作电压是否小于MPP下限值；
若逆变器判断自身的工作电压不小于MPP下限值，则执行步骤S203；
S203、多个汇流箱根据接收到的扫描指令，对自身所连接的各个光伏组串当前的电流值进行采样，记录各个光伏组串当前的电压电流值并存储于第一预设控制器中；
S204、逆变器控制自身的工作电压按照预设步长下降一步；
返回步骤S202，直至逆变器判断自身的工作电压小于MPP下限值。
优选的，参见图10，步骤S102包括：
S301、逆变器控制自身的工作电压稳定在预设电压值；
S302、多个汇流箱控制自身的输入电压以MPP下限值为初始值进入升压工作模式；
S303、多个汇流箱判断自身的输入电压是否小于零；
若至少一个汇流箱判断自身的输入电压不小于零，则执行步骤S304；
S304、至少一个汇流箱对自身所连接的各个光伏组串当前的电流值进行采样，记录各个光伏组串当前的电压电流值并存储于第一预设控制器中；
S305、至少一个汇流箱控制自身的输入电压按照预设步长下降一步；
返回步骤S303，直至多个汇流箱均判断自身的输入电压小于零。
优选的，该预设步长可以为1V。
接收扫描指令后，逆变器转入全局MPPT扫描模式，控制自身工作在开路电压；同时，汇流箱在接收扫描指令后，记录每一路光伏组串在开路电压点的电压电流值P0(U0，I0)。然后逆变器以步长Ustep减小逆变器工作电压，各个汇流箱记录每一路光伏组串在对应电压点的电压电流值Pi(Ui，Ii)。以此类推，直到逆变器的工作电压下降到MPP下限值，转为固定电压工作模式。
当逆变器的工作电压低于MPP下限值时，各个汇流箱启动各自的电压调节模式，内部控制器控制自身用于电压调节的主电路中的开关开通和关断，使自身输出电压为预设电压值U，逆变器控制自身工作电压稳定在预设电压值U。然后各个汇流箱的内部控制器控制自身输入电压从逆变器MPP下限值变化到零，并且在这个过程中各个汇流箱的内部控制器分别记录每个电压点对应的电流值，并将此刻的电压电流值传送到第一预设控制器(比如各个汇流箱的内部控制器、逆变器的内部控制器、或者其他在本***内的控制器)进行存储。
图9和图10分别为上述两段扫描的具体实现过程，在具体的实际应用中，该预设步长还可以为其他值，此处不做具体限定，可以视其具体由于环境而定，均在本申请的保护范围内。
本发明另一实施例还提供了一种具体的集中式光伏发电***的IV扫描方法，在上述实施例及图1至图7的基础之上，优选的，如图8左侧的虚线框内所示，各个光伏组串与相应汇流箱的两个连接线中分别设置有可控开关，图8以在图6所示基础之上为例进行展示，也可以在图7所示基础之上设置有上述可控开关，视其具体应用环境而定；则步骤S102中的多个汇流箱控制自身的输入电压由MPP下限值逐渐变化至零，记录自身所连接的各个光伏组串的电压电流值并传送至第一预设控制器中，包括：
多个汇流箱分别控制与自身连接的各个可控开关，使自身所连接的各个光伏组串分批次输出电能；在每次接收到电能后多个汇流箱均控制自身的输入电压由MPP下限值逐渐变化至零，记录相应的电压电流值并传送至第一预设控制器中；直至得到自身所连接的全部光伏组串的全部电压电流值。
由于每一台汇流箱分别接入m路光伏组串(也可不配满)，当逆变器工作电压低于MPP下限值时，在扫描的过程中，各个汇流箱可以分别控制x路同时扫描(1<x<m)，直至所有光伏组串均完成扫描。在此期间，各个汇流箱内用于电压调节的主电路可以根据实际的功率来设计，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
其余工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种集中式光伏发电***的IV扫描方法，其特征在于，所述集中式光伏发电***包括：逆变器及设置于所述逆变器前级的多个汇流箱；所述集中式光伏发电***的IV扫描方法包括：
S101、所述逆变器根据接收到的扫描指令，进入全局最大功率点跟踪MPPT扫描模式，控制自身的工作电压由开路电压逐渐变化至最大功率点MPP下限值；同时，所述多个汇流箱根据接收到的扫描指令，记录自身所连接的各个光伏组串的电压电流值并存储于第一预设控制器中；
S102、所述逆变器控制自身切换为固定电压工作模式；同时，所述多个汇流箱控制自身的输入电压由所述MPP下限值逐渐变化至零，记录自身所连接的各个光伏组串的电压电流值并存储于所述第一预设控制器中。
2.根据权利要求1所述的集中式光伏发电***的IV扫描方法，其特征在于，步骤S101包括：
S201、所述逆变器根据接收到的扫描指令，以开路电压为初始值进入全局MPPT扫描模式；
S202、所述逆变器判断自身的工作电压是否小于所述MPP下限值；
若所述逆变器判断自身的工作电压不小于所述MPP下限值，则执行步骤S203；
S203、所述多个汇流箱根据接收到的扫描指令，对自身所连接的各个光伏组串当前的电流值进行采样，记录各个光伏组串当前的电压电流值并存储于所述第一预设控制器中；
S204、所述逆变器控制自身的工作电压按照预设步长下降一步；
返回步骤S202，直至所述逆变器判断自身的工作电压小于所述MPP下限值。
3.根据权利要求1所述的集中式光伏发电***的IV扫描方法，其特征在于，步骤S102包括：
S301、所述逆变器控制自身的工作电压稳定在预设电压值；
S302、所述多个汇流箱控制自身的输入电压以所述MPP下限值为初始值进入升压工作模式；
S303、所述多个汇流箱判断自身的输入电压是否小于零；
若至少一个汇流箱判断自身的输入电压不小于零，则执行步骤S304；
S304、所述至少一个汇流箱对自身所连接的各个光伏组串当前的电流值进行采样，记录各个光伏组串当前的电压电流值并存储于所述第一预设控制器中；
S305、所述至少一个汇流箱控制自身的输入电压按照预设步长下降一步；
返回步骤S303，直至所述多个汇流箱均判断自身的输入电压小于零。
4.根据权利要求1所述的集中式光伏发电***的IV扫描方法，其特征在于，各个光伏组串与相应汇流箱的两个连接线中分别设置有可控开关；步骤S102中的所述多个汇流箱控制自身的输入电压由所述MPP下限值逐渐变化至零，记录自身所连接的各个光伏组串的电压电流值并传送至所述第一预设控制器中，包括：
所述多个汇流箱分别控制与自身连接的各个可控开关，使自身所连接的各个光伏组串分批次输出电能；在每次接收到电能后所述多个汇流箱均控制自身的输入电压由所述MPP下限值逐渐变化至零，记录相应的电压电流值并传送至所述第一预设控制器中；直至得到自身所连接的全部光伏组串的全部电压电流值。
5.根据权利要求1至4任一所述的集中式光伏发电***的IV扫描方法，其特征在于，在步骤S102之后还包括：
S103、所述第一预设控制器，或者接收所述第一预设控制器传输的全部电压电流值的第二预设控制器，根据全部电压电流值进行IV曲线拟合和分析。
6.根据权利要求1至4任一所述的集中式光伏发电***的IV扫描方法，其特征在于，所述第一预设控制器为：所述逆变器自身的内部控制器、所述多个汇流箱自身的内部控制器，或者所述集中式光伏发电***中的其他任一控制器。
7.根据权利要求5所述的集中式光伏发电***的IV扫描方法，其特征在于，若所述第一预设控制器为所述多个汇流箱自身的内部控制器，则所述第二预设控制器为：所述逆变器或者上位机/监控设备；
所述逆变器还与所述多个汇流箱通信连接；步骤S103为：所述逆变器，或者，所述上位机/监控设备通过所述逆变器，接收所述多个汇流箱自身的内部控制器分别传输的全部电压电流值，根据全部电压电流值进行IV曲线拟合和分析；
或者，所述集中式光伏发电***还包括：设置于所述多个汇流箱与所述上位机/监控设备之间的数据采集器；
步骤S103为：所述上位机/监控设备通过所述数据采集器，接收所述多个汇流箱自身的内部控制器分别传输的全部电压电流值，根据全部电压电流值进行IV曲线拟合和分析。
8.根据权利要求5所述的集中式光伏发电***的IV扫描方法，其特征在于，若所述第一预设控制器为所述逆变器自身的内部控制器，则所述第二预设控制器为：上位机/监控设备；
所述逆变器还与所述多个汇流箱通信连接；
步骤S103为：所述逆变器自身的内部控制器，根据全部电压电流值进行IV曲线拟合和分析；或者，所述上位机/监控设备接收所述逆变器传输的所述多个汇流箱自身的内部控制器分别传输的全部电压电流值，根据全部电压电流值进行IV曲线拟合和分析。
9.根据权利要求1至4任一所述的集中式光伏发电***的IV扫描方法，其特征在于，所述多个汇流箱均为：升压电路或者升降压电路。
10.根据权利要求1至4任一所述的集中式光伏发电***的IV扫描方法，其特征在于，所述多个汇流箱的控制用电，在自身的输入电压大于零时来源于自身的输入端或输出端，在自身的输入电压小于零时来源于自身的输出端或备用电源。
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