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一种光伏系统及其优化器定位方法与流程

作者:佚名 发布时间:2024-04-15 12:00:19点击:
一种光伏系统及其优化器定位方法与流程

1.本技术涉及光伏发电技术领域,特别涉及一种光伏系统及其优化器定位方法。


背景技术:

2.光伏系统中的优化器,即光伏功率优化器,其具体是一种直流输入、直流输出的mlpe(module level power electronics,组件级别电力电子设备)。其通过和光伏组件的串接,采取预测电流与电压技术,保障了光伏组件始终处于最优工作状态;用以解决光伏电站中由于阴影遮挡、朝向不一致或组件电气规格差异对发电量的影响,实现光伏组件的最大功率输出,提升系统发电量。
3.在安装有优化器的太阳能光伏发电系统中,逆变器和优化器是通过plc(power line communication,电力线载波通信)进行通信的。其中,逆变器中包含一个plc主节点控制器,优化器则是plc的从节点。在该系统中的优化器和逆变器安装完成之后,逆变器主节点需要获知接在该逆变器系统中的各优化器的拓扑位置信息,以便于后期运行过程中进行指令控制与状态定位。如果逆变器没有优化器的拓扑位置信息,则在搜寻优化器时,可能会由于串扰的问题而搜寻到其它系统中的优化器信息,影响逆变器主节点的判断和错误控制。
4.目前每个优化器的拓扑位置信息,尚需要人工手动按顺序录入;但如果该录入过程只实现了各优化器与逆变器各boost电路之间的相互对应,则当boost电路所接光伏组串的数量大于1时,若逆变器主节点不清楚哪些优化器在同一串,还会影响其对于长串的判断,错误下发限幅值,使得整串优化器的输出电压之和超出逆变器可承受电压,导致逆变器过压损坏。


技术实现要素:

5.有鉴于此,本技术提供一种光伏系统及其优化器定位方法,以自动实现对于boost电路所接不同光伏组串之间的优化器区分。
6.为实现上述目的,本技术提供如下技术方案:
7.本技术第一方面提供了一种光伏系统中并联光伏组串的优化器定位方法,光伏系统中包括:逆变器及其直流母线前级各boost电路所接的相应光伏组串;所述优化器定位方法包括:
8.所述逆变器向各光伏组串中的优化器设置输出电压限制值和/或输出电流限制值;
9.所述逆变器控制各所述优化器启动;
10.对于boost电路所接的并联无压差光伏组串,所述逆变器至少一次控制其中一个所述优化器改变输出电压,并以各所述优化器的电气状态区分其各自所属的光伏组串。
11.可选的,改变输出电压,包括:主动旁路;或者,
12.若所述逆变器已向各所述优化器设置所述输出电压限制值,则在所述逆变器控制
各所述优化器启动之后,还包括:所述逆变器控制各所述优化器的输出电压达到所述输出电压限制值;且,改变输出电压,包括:提高或降低所述输出电压限制值。
13.可选的,所述逆变器至少一次控制其中一个所述优化器改变输出电压,并以各所述优化器的电气状态区分其各自所属的光伏组串,包括:
14.所述逆变器从未确定所属光伏组串的所述优化器中,控制其中任一所述优化器改变输出电压;
15.所述逆变器在每次控制相应所述优化器改变输出电压后,检测各所述优化器的所述电气状态,并根据各所述电气状态,确定与改变输出电压的所述优化器处于同一光伏组串的各所述优化器,并确定其他所述优化器属于其他光伏组串,直至所述逆变器实现对于相应各所述优化器所属光伏组串的区分。
16.可选的,所述电气状态包括:输出电压、输出电流及工作状态中的至少一种;
17.若改变输出电压的方向为减小,则与改变输出电压的所述优化器处于同一光伏组串的各所述优化器,包括:
18.满足输出电压大于预设电压值、输出电流小于预设负电流值及工作状态为反向输入状态中至少一种条件的所述优化器;
19.若改变输出电压的方向为增大,则与改变输出电压的所述优化器处于同一光伏组串的各所述优化器,包括:
20.满足输出电压小于所述预设电压值、输出电流大于预设正电流值及工作状态为正向输出状态中至少一种条件的所述优化器。
21.可选的,若所述逆变器已向各所述优化器设置所述输出电压限制值,则以输出电压为所述输出电压限制值,代替输出电压大于所述预设电压值的条件;并以输出电压小于所述输出电压限制值,代替输出电压小于所述预设电压值的条件;
22.若所述逆变器已向各所述优化器设置所述输出电流限制值,则以输出电流为负的所述输出电流限制值,代替输出电流小于所述预设负电流值的条件;并以输出电流为正的所述输出电流限制值,代替输出电流大于所述预设正电流值的条件。
23.可选的,对于boost电路所接的并联无压差光伏组串,所述逆变器至少一次控制其中一个所述优化器改变输出电压之前,还包括:
24.所述逆变器判断boost电路所接并联光伏组串中各所述优化器的电气状态是否一致;
25.若各所述电气状态一致,则判定相应并联光伏组串为所述并联无压差光伏组串;
26.若各所述电气状态并不一致,则所述逆变器先确定输出电流大于预设正电流值或小于预设负电流值的所述优化器,属于同一光伏组串;再在相应并联光伏组串中光伏组串数量大于2的情况下,判定其中其他光伏组串为所述并联无压差光伏组串。
27.可选的,若所述逆变器已向各所述优化器设置所述输出电流限制值,则:
28.以输出电流为正的所述输出电流限制值,代替输出电流大于所述预设正电流值的条件;
29.并以输出电流为负的所述输出电流限制值,代替输出电流小于所述预设负电流值的条件。
30.可选的,在所述逆变器判断boost电路所接并联光伏组串中各所述优化器的电气
状态是否一致之前,还包括:
31.所述逆变器判断是否已区分各boost电路所接的所述优化器;
32.若已区分各boost电路所接的所述优化器,则执行所述逆变器判断boost电路所接并联光伏组串中各所述优化器的电气状态是否一致的步骤;
33.若未区分各boost电路所接的所述优化器,则所述逆变器按照预设规则控制相应boost电路输入端分别保持预设时长的短路状态,并根据各次短路状态下全部所述优化器的输出电参数,确定各boost电路所接的所述优化器;再执行所述逆变器判断boost电路所接并联光伏组串中各所述优化器的电气状态是否一致的步骤。
34.可选的,所述输出电参数,包括:输出电压,和/或,输出电流;
35.所述逆变器根据各次短路状态下全部所述优化器的输出电参数,确定各boost电路所接的所述优化器,包括:
36.各次短路状态下,对于输出电压为零和/或输出电流大于预设电流值或为所述输出电流限制值的各所述优化器,所述逆变器确定其连接至处于输入端短路状态的boost电路;对于输出电压不为零和/或输出电流为零的各所述优化器,所述逆变器确定其不连接处于输入端短路状态的boost电路。
37.可选的,所述逆变器按照预设规则控制相应boost电路输入端分别保持预设时长的短路状态,包括:
38.所述逆变器逐一控制各boost电路输入端分别保持预设时长的短路状态;或者,
39.所述逆变器对全部boost电路进行逐次分组,每次控制当前分组中的部分boost电路输入端保持预设时长的短路状态,并根据boost电路输入端的不同状态对当前分组再次进行分组,直至当前分组中仅包括一个boost电路。
40.本技术第二方面还提供了一种光伏系统,包括:逆变器和至少一个光伏组串;
41.所述光伏组串的两端之间设置有一个或至少两个输出端串联连接的优化器,所述优化器的输入端连接至少一个光伏组件;
42.所述逆变器的直流母线前级设置有至少一个boost电路,且各boost电路的输入端分别用于连接至少一个相应的光伏组串;
43.所述逆变器中的控制器,作为主节点与各所述优化器通信,并用于执行如上述第一方面任一种所述的光伏系统中并联光伏组串的优化器定位方法。
44.可选的,各boost电路均独立于所述逆变器;或者,
45.各boost电路均集成于所述逆变器中,各boost电路的输出端通过所述直流母线连接至所述逆变器中逆变电路的直流侧。
46.可选的,所述boost电路的输入端,分别连接所述逆变器直流侧的:一路连接端口,或者,至少两路并联连接的所述连接端口;
47.所述连接端口连接一个所述光伏组串,或者,所述连接端口通过汇流端子并联连接至少两个所述光伏组串。
48.本技术提供的光伏系统中并联光伏组串的优化器定位方法,首先由逆变器向各光伏组串中的优化器设置输出电压限制值和/或输出电流限制值,并控制各优化器启动;然后,对于boost电路所接的并联无压差光伏组串,逆变器将至少一次控制其中一个优化器改变输出电压,主动为该并联无压差光伏组串制造组串间压差,进而构建并联连接的长串和
短串,以形成环流;由于环流会导致长串和短串内优化器的电气状态有所不同,所以可以以各优化器的电气状态区分其各自所属的光伏组串,进而自动实现了对于boost电路所接不同光伏组串之间的优化器区分,也即实现了对于优化器的组串级定位。
附图说明
49.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
50.图1至图3分别为本技术实施例提供的光伏系统中并联光伏组串的优化器定位方法的三种流程图;
51.图4为本技术实施例提供的光伏系统的结构示意图;
52.图5为本技术实施例提供的光伏组串的结构示意图;
53.图6为本技术实施例提供的光伏系统的具体结构示意。
具体实施方式
54.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
55.在本技术中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个
……”
限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
56.本技术提供一种光伏系统的优化器定位方法,以自动实现对于boost电路所接不同光伏组串之间的优化器区分。
57.该光伏系统中包括:逆变器,及,该逆变器直流母线前级各boost电路所接的相应光伏组串;并且,至少一个boost电路连接有至少两个并联的光伏组串。参见图1,该光伏系统中并联光伏组串的优化器定位方法,包括:
58.s101、逆变器向各光伏组串中的优化器设置输出电压限制值和/或输出电流限制值。
59.实际应用中,可以设置该输出电压限制值ulmt=10v,并设置该输出电流限制值ilmt=2a,但并不仅限于此,两者的取值可根据实际需要进行设置,均在本技术的保护范围内。
60.s102、逆变器控制各优化器启动。
61.该逆变器控制各优化器启动的过程,具体可以是:逆变器向各优化器发送激活指令,使各优化器进入工作模式,通过软启动提高输出电压。若步骤s101中已经设置了输出电压限制值ulmt,则各优化器输出电压的提高最终会使其达到该输出电压限制值ulmt。若步
骤s101中未设置该输出电压限制值ulmt,则各优化器输出电压的提高最终可以使其达到额定输出电压。
62.实际应用中,当boost电路的输入端连接有至少两个并联连接且电压相同的光伏组串时,可以称这些光伏组串为并联无压差光伏组串;对于boost电路所接的并联无压差光伏组串,需要执行步骤s103。当至少两个boost电路连接有并联无压差光伏组串时,需要分别对其所接并联无压差光伏组串执行步骤s103。
63.s103、逆变器至少一次控制其中一个优化器改变输出电压,并以各优化器的电气状态区分其各自所属的光伏组串。
64.实际应用中,控制优化器改变输出电压,可以是通过直接控制相应优化器主动旁路来实现,这时相应优化器的输出电压为零,其所属光伏组串的电压会降低。
65.或者,当步骤s101中设置了该输出电压限制值ulmt,步骤s102使各优化器的输出电压均达到该输出电压限制值ulmt时:步骤s103中的控制优化器改变输出电压,还可以是通过提高相应优化器的输出电压限制值ulmt来实现,这时相应优化器的输出电压也会随之升高;又或者,步骤s103中的控制优化器改变输出电压,也可以是通过降低相应优化器的输出电压限制值ulmt来实现,这时相应优化器的输出电压也会随之降低,比如降低至零与s101中的输出电压限制值ulmt之间。
66.对于并联有至少两个电压相同的光伏组串的boost电路,逆变器控制其中任一优化器主动旁路或降低输出电压限制值ulmt后,会导致其所属光伏组串的电压降低,等效于该光伏组串变短,所以可以称之为短串;而其他光伏组串保持原本的电压,等效于保持原本的长度,相对于该短串而言可以称之为长串。另外,当逆变器控制其中任一优化器提高输出电压限制值ulmt后,会导致其成为长串;而其他光伏组串成为短串。
67.不论采用上述何种方式改变任一优化器的输出电压,都会导致相应并联无压差光伏组串中出现长串和短串;这时,并联的长短串之间会形成环流,长串向短串灌入电流;若步骤s101中未设置该输出电流限制值ilmt,则灌入的电流值会根据长短串之间的压差来决定;若步骤s101中已经设置了该输出电流限制值ilmt,则该灌入的电流值不会超过该输出电流限制值ilmt,以两个电压相同的光伏组串并联为例进行说明,此时,长串中各优化器的输出电流均为该输出电流限制值ilmt,而短串中各优化器的输出电流均为-ilmt,即负的输出电流限制值;同时,长串中的各优化器均处于正向输出状态,而短串中的各优化器均处于反向输入状态。另外,由于长短串并联,所以,在步骤s101中未设置该输出电压限制值ulmt的情况下,短串中各优化器的输出电压均为其额定输出电压,而长串中各优化器输出端分担的电压会低于其额定输出电压但大于0v;而在步骤s101中设置了该输出电压限制值ulmt的情况下,短串中各优化器的输出电压均为该输出电压限制值ulmt,而长串中各优化器输出端分担的电压会低于该输出电压限制值ulmt但同样会大于0v。
68.基于各优化器的输出电压、输出电流及工作状态中的至少一种,作为相应优化器的电气状态,至少可以识别出当前状态下电压被改变的光伏组串中的各优化器;以步骤s101中同时设置了输出电压限制值ulmt和输出电流限制值ilmt为例进行说明:若相应光伏组串被改变为短串,则其各优化器的具体表现为:输出电压为ulmt、输出电流为-ilmt以及工作状态为反向输入状态,这些优化器与当前被减小输出电压的优化器属于同一光伏组串;若相应光伏组串被改变为长串,则其各优化器的具体表现为:输出电压小于ulmt、输出
电流为ilmt以及工作状态为正向输出状态,这些优化器与当前被增大输出电压的优化器属于同一光伏组串。若仅两个光伏组串并联,则可以确定剩余各优化器属于另一光伏组串。若存在更多个光伏组串并联,则多次进行上述改变输出电压的控制,即可识别出多个电压被改变的光伏组串,直至全部优化器均被识别出其所属光伏组串,即可实现对于全部并联无压差光伏组串的优化器定位。
69.本实施例提供的该光伏系统中并联光伏组串的优化器定位方法,逆变器每次控制其中一个优化器改变输出电压,均可以主动为相应的光伏组串制造组串间压差,进而构建并联连接的长串和短串,以形成环流;由于环流会导致长串和短串内优化器的电气状态有所不同,所以可以以各优化器的电气状态区分其各自所属的光伏组串,进而自动实现了对于boost电路所接不同光伏组串之间的优化器区分,也即实现了对于优化器的组串级定位,有利于逆变器对每个光伏组串的差异性控制。
70.在上一实施例的基础之上,该光伏系统中并联光伏组串的优化器定位方法,其步骤s103中,逆变器至少一次控制其中一个优化器改变输出电压,并以各优化器的电气状态区分其各自所属的光伏组串,具体包括:逆变器从未确定所属光伏组串的优化器中,控制其中任一优化器改变输出电压;而且,逆变器在每次控制相应优化器改变输出电压后,均检测各优化器的电气状态,并根据各电气状态,确定与该改变输出电压的优化器处于同一光伏组串的各优化器,并确定其他优化器属于其他光伏组串,直至逆变器实现对于相应各优化器所属光伏组串的区分。
71.如上一实施例所述,该电气状态包括:输出电压、输出电流及工作状态中的至少一种;此时:
72.若步骤s103中改变输出电压的方向为减小,则上述与改变输出电压的优化器处于同一光伏组串的各优化器,将会是满足以下至少一种条件的优化器:输出电压大于预设电压值、输出电流小于预设负电流值及工作状态为反向输入状态。
73.若步骤s103中改变输出电压的方向为增大,则与改变输出电压的优化器处于同一光伏组串的各优化器,具体是满足以下至少一种条件的优化器:输出电压小于预设电压值、输出电流大于预设正电流值及工作状态为正向输出状态。
74.上述用于判断比较的各种预设值,均可以根据实际情况来定,只要能够表征并联光伏组串中出现环流即可。需要说明的是,若步骤s101中设置了该输出电压限制值ulmt,则上述两种输出电压改变方向下关于输出电压大于预设电压值的条件,将可以替换为:输出电压为该输出电压限制值ulmt;而输出电压小于预设电压值的条件,将可以替换为:输出电压小于该输出电压限制值ulmt。若步骤s101中设置了该输出电流限制值ilmt,则上述两种输出电压改变方向下关于输出电流小于预设负电流值的条件,将可以替换为:输出电流为负的输出电流限制值ilmt;而输出电流大于预设正电流值的条件,将可以替换为:输出电流为正的输出电流限制值ilmt。
75.以步骤s101中同时设置了输出电压限制值ulmt和输出电流限制值ilmt,且改变输出电压的方向为减小为例进行说明:对于boost电路所接的至少两个并联且电压相同的光伏组串,逆变器控制其中任一优化器减小输出电压后,并联的长短串之间会形成环流,此时,短串中各优化器的输出电流均为-ilmt(即负的输出电流限制值);在两个光伏组串并联时,仅存在一个长串,则,长串中各优化器的输出电流均为该输出电流限制值ilmt;而三
个光伏组串并联时,将存在两个长串,则长串中各优化器的输出电流均为ilmt/2;以此类推,n个光伏组串并联时,将存在n-1个长串,则长串中各优化器的输出电流均为ilmt/(n-1)。但不论几个光伏组串并联,都将会是:长串中的各优化器均处于正向输出状态,而短串中的各优化器均处于反向输入状态。另外,短串中各优化器的输出电压均为该输出电压限制值ulmt,而长串中各优化器的输出电压会在0到ulmt之间。
76.第一次控制任一优化器减小输出电压后,基于各优化器的电气状态,可以识别出当前状态下属于短串中的各优化器,确定这些优化器与当前被减小输出电压的优化器属于同一光伏组串。此时,若仅有两个光伏组串并联,则输出电压在0到ulmt之间、输出电流为ilmt、工作状态为正向输出状态的各优化器,属于上述长串,也即另一光伏组串。改变输出电压的方向为增大的原理可以以此类推,不再赘述。
77.需要说明的是,若存在n个光伏组串并联,n为大于2的整数,则第一次控制任一优化器改变输出电压后,剩余的优化器,比如第一次改变输出电压的方向为减小时,得到的输出电压在0到ulmt之间、输出电流为ilmt/(n-1)、工作状态为正向输出状态的各优化器,可以确定其属于另外n-1个光伏组串,尚不能确定其具体所属的光伏组串;这些光伏组串虽然当前长度相同,但再一次控制其中任一优化器改变输出电压后,即可再一次构建得到新的短串和长串,再通过一次上述电气状态识别的过程,可以再一次区分出电压被改变的光伏组串中的优化器;重复上述过程,直至全部光伏组串中的优化器均被定位,即可实现对于全部并联无压差光伏组串的优化器定位。
78.在上述实施例的基础之上,需要说明的是,在系统安装之后,也有可能出现初始状态原本就存在不等长光伏组串并联的情况,这时,在各优化器启动之后,即可对各优化器的电气状态进行一次判断,若并联光伏组串中各优化器的电气状态不一致,则可以直接识别出一次长度不同于其他光伏组串的短串或长串;若两个光伏组串并联,则无需再执行上述改变输出电压的控制过程;若更多个光伏组串并联,也可以先识别出一路本身就长度特殊的光伏组串,进而减少一次后续需要执行的上述改变输出电压的控制过程。
79.也即,在上述实施例的基础之上,本实施例提供的该光伏系统中并联光伏组串的优化器定位方法,如图2所示,其对于boost电路所接的并联光伏组串,在执行步骤s103之前,还包括:
80.s201、逆变器判断各优化器的电气状态是否一致。
81.若各电气状态一致,则判定相应并联光伏组串为并联无压差光伏组串,直接执行步骤s103即可。若各电气状态并不一致,则先执行步骤s202,再在相应并联光伏组串中光伏组串数量大于2的情况下,判定其中其他光伏组串为并联无压差光伏组串,并执行步骤s103。
82.s202、逆变器确定输出电流大于预设正电流值或小于预设负电流值的优化器,属于同一光伏组串。
83.若步骤s101中已经设置了该输出电流限制值ilmt,则该步骤s202中,输出电流大于预设正电流值的条件,可以替换为输出电流为正的输出电流限制值;而输出电流小于预设负电流值的条件,可以替换为输出电流为负的输出电流限制值。
84.仍以步骤s101中同时设置了输出电压限制值ulmt和输出电流限制值ilmt为例进行说明:
85.假设某一boost电路的输入端并联连接有三个光伏组串,其中两个光伏组串的长度一样,均长于另一光伏组串,也即该输入端并联连接有两个长串和一个短串;则各优化器启动之后,两个长串向短串灌入电流,短串中优化器的电气状态表现为:输出电压为ulmt、输出电流为-ilmt、工作状态为反向输入状态,两个长串中优化器的电气状态表现为:输出电压在0到ulmt之间、输出电流为ilmt/2、工作状态为正向输出状态;进而可以识别出短串中的各优化器,再对两个长串执行步骤s103。
86.假设某一boost电路的输入端并联连接有三个光伏组串,其中两个光伏组串的长度一样,均短于另一光伏组串,也即该输入端并联连接有两个短串和一个长串;则各优化器启动之后,长串向两个短串灌入电流,长串中优化器的电气状态表现为:输出电压在0到ulmt之间、输出电流为ilmt、工作状态为正向输出状态,两个短串中优化器的电气状态表现为:输出电压为ulmt、输出电流为-ilmt/2、工作状态为反向输入状态;进而可以识别出长串中的各优化器,再对两个短串执行步骤s103。
87.更多个光伏组串并联的情况,可以依次类推,此处不再一一赘述。
88.本实施例通过步骤s201和s202,可以直接确定一个长度特殊的光伏组串中的各优化器,使得优化器的组串级定位过程更为简单。
89.实际应用中,如果在系统安装后通过人工录入,已经实现了各优化器与逆变器各boost电路之间的相互对应,则通过上述任一实施例即可实现对于全部优化器的组串级定位;但是,若系统安装后并未进行上述人工录入过程,或者,考虑人工手动录入过程存在效率低且容易出错的问题,则可以通过逆变器先区分各boost电路所接的光伏组串,也即,该光伏系统中并联光伏组串的优化器定位方法,在上述实施例的基础之上,还可以如图3(以在图2的基础上为例)所示,其在步骤s102之后,还包括:
90.s301、逆变器判断是否已区分各boost电路所接的优化器。
91.若已区分各boost电路所接的优化器,则对boost电路所接的并联光伏组串,执行步骤s201。
92.若未区分各boost电路所接的优化器,则先执行步骤s302,再对boost电路所接的并联光伏组串,执行步骤s201。
93.s302、逆变器按照预设规则控制相应boost电路输入端分别保持预设时长的短路状态,并根据各次短路状态下全部优化器的输出电参数,确定各boost电路所接的优化器。
94.该步骤s302中,逆变器按照预设规则控制相应boost电路输入端分别保持预设时长的短路状态,具体可以是:逆变器逐一控制各boost电路输入端分别保持预设时长的短路状态;或者,也可以是:逆变器对全部boost电路进行逐次分组,每次控制当前分组中的部分boost电路输入端保持预设时长的短路状态,并根据boost电路输入端的不同状态对当前分组再次进行分组,直至当前分组中仅包括一个boost电路。
95.实际应用中,该输出电参数,可以包括:输出电压,和/或,输出电流;该步骤s302中,逆变器根据各次短路状态下全部优化器的输出电参数,确定各boost电路所接的优化器,具体可以包括:各次短路状态下,对于输出电压为零和/或输出电流大于预设电流值或为输出电流限制值的各优化器,逆变器确定其连接至处于输入端短路状态的boost电路;对于输出电压不为零和/或输出电流为零的各优化器,逆变器确定其不连接处于输入端短路状态的boost电路。
96.若步骤s101中未设置该输出电流限制值ilmt,则输入端短路状态的boost电路,其所接光伏组串中各优化器的输出电流会达到短路电流,通过大于一个预设电流值即可识别;而若步骤s101中已经设置了该输出电流限制值ilmt,则输入端短路状态的boost电路,其所接光伏组串中各优化器的输出电流只能达到该输出电流限制值ilmt。
97.考虑一种逆变器需要对各优化器所接的boost电路和组串级定位进行全自动确定的场景,其在上电后,首先向各优化器发送搜寻指令,使各优化器分别将自身的序列号发送至逆变器;然后通过步骤s101向优化器设置输出电压限制值ulmt和输出电流限制值ilmt,再通过步骤s102控制各优化器启动并将各自的输出电压升高到该输出电压限制值ulmt;而后,执行步骤s301和s302,确定各优化器所接的boost电路;此时,再对boost电路所接的并联光伏组串,先通过步骤s201和s202,识别出一路长度特殊的光伏组串;如有需要,可以再对相应boost电路所接的并联无压差光伏组串分别执行步骤s103,进而通过这些光伏组串中各优化器的电气状态之间的不同,将这些优化器按照其所属光伏组串进行分类,定位出属于同一光伏组串的所有优化器。上述过程可以实现对所有优化器的组串级自动组网和定位,可以避免人工手动录入每个优化器信息的过程,提高了组网的效率并降低了出错的概率。
98.本技术另一实施例还提供了一种光伏系统,如图4所示,包括:逆变器200和至少一个光伏组串100;其中:
99.逆变器200的直流母线前级设置有至少一个boost电路201,且各boost电路201的输入端分别用于连接有至少一个相应的光伏组串100。
100.值得说明的是,如图4所示,各boost电路201可以均集成于该逆变器200中,各boost电路201的输出端通过直流母线连接至逆变器200中逆变电路202的直流侧。实际应用中,各boost电路201也可以均独立于该逆变器200(未进行图示),视其具体应用环境而定即可,均在本技术的保护范围内。
101.该逆变器200根据不同的型号,与相应适用的单相或三相电网相连。
102.如图5所示,光伏组串100的两端之间设置有一个或至少两个输出端串联连接的优化器102,优化器102的输入端连接至少一个光伏组件101。
103.逆变器200中的控制器,作为主节点与各优化器102通信,并用于执行上述任一实施例所述的光伏系统中并联光伏组串的优化器定位方法。该优化器定位方法的具体执行过程和原理,参见上述实施例即可,此处不再一一赘述。
104.如图4和图6中所示,逆变器200的主电路中包括:逆变电路202和至少一个boost电路201时,该逆变器200内部可以包含m个boost电路(如图6中所示的boost 1、

boost x、

boost m),m为大于或等于1的正整数。
105.实际应用中,各boost电路201的输入端,可以仅连接逆变器200直流侧的一路连接端口,或者,也可以连接逆变器200直流侧的至少两路并联连接的连接端口;各boost电路201输入端的设置可以相同,也可以不同,视其具体应用环境而定即可,均在本技术的保护范围内。各boost电路201输入端所接的连接端口,可以连接一个光伏组串100,或者,也可以通过汇流端子并联连接至少两个光伏组串100;视其具体应用环境而定即可,均在本技术的保护范围内。
106.具体的,每路boost电路201具有一个输入端,该输入端也可以称之为一个mppt端
口。每路mppt端口可以在逆变器200内部分成两路并联形式的连接端口,该连接接口可以称之为pv端口,当然,每路mppt端口也可以直接成为一路pv端口。每路pv端口可以接一个光伏组串100,或者通过汇流端子,连接两路并联的光伏组串100。一个系统中可以接入不少于2个的光伏组串100。
107.参见图5和图6,假设每个光伏组串100包括n个光伏模块(如图中所示的光伏模块1至光伏模块n),n为大于或等于2的正整数,且当逆变器200为单相机时,n小于或等于25;当逆变器200为三相机时,n小于或等于50。由于该系统为全部安装优化器102的系统,所以每个光伏模块必须包括一个光伏单元和一个优化器102。光伏单元包括至少一个光伏组件101,光伏单元连接到优化器102的输入端,光伏组串100中的所有优化器102输出端相互串联,即优化器102正输出端连接到上一个优化器102负输出端,优化器102负输出端连接到下一个优化器102正输出端,最终连接到逆变器200的一个pv端口上。
108.需要说明的是,连接到同一个系统中的不同光伏组串100中光伏模块数量允许不一样,接入不同mppt端口的光伏组串100的串并联方式允许不一致,光伏单元的功率允许不一致。
109.实际应用中,该逆变器200中,每个boost电路的mppt端口上可以不接光伏组串100,也可以连接1至3个光伏组串100,但至少存在一个boost电路的mppt端口上连接有至少2个光伏组串100;比如,三相户用逆变器,其每路mppt端口分别连接2路光伏组串100;实际应用中,各mppt端口所接的并联光伏组串,可以是2个光伏组串100的并联,也可以是2个以上光伏组串100的并联,视其具体应用环境而定,均在本技术的保护范围内。
110.图6所示为其中一种全部安装优化器102的光伏系统中的并联光伏组串结构,其由2个光伏组串(如图中所示的光伏组串1和光伏组串2)100并联形成,其中光伏组串1中包含n1个光伏模块,光伏组串2中包含n2个光伏模块,n1与n2可以相同,也可以不同;如果n1与n2相同,则可以称这对并联光伏组串为相同并联串;如果n1与n2不同,则可以称这对并联光伏组串为差异并联串。
111.接下来对该优化器定位方法的主要步骤进行说明,具体如下:
112.(1)该优化器定位方法的执行具有一定的前提条件。
113.逆变器的控制器,作为主节点通过上述实施例中所述的步骤s302实现自动组网,或者通过人工录入的信息,已经可以区分出连接在同一mppt端口的并联光伏组串的所有优化器信息,但是没有区分出每个优化器所位于的具体光伏组串。
114.(2)该优化器定位方法中,首先对各优化器的输出电参数进行设置。
115.参见上述实施例中所述的步骤s101,逆变器主节点会向每个优化器发送设置指令,其中包括输出电压限制值ulmt,以及输出电流限制值ilmt,二者可根据实际需要进行设置,比如可以采用ulmt=10v,ilmt=2a,但并不仅限于此。此过程中,各优化器均处于输出1v的安全模式。
116.(3)然后即可执行该优化器定位方法中对各优化器的启动控制。
117.参见上述实施例中所述的步骤s102,逆变器主节点会广播发送激活指令,优化器在接收到该激活指令后就会从安全模式转入工作模式,开始软启动,逐渐提高输出电压,直到到达输出电压限制值ulmt。然后逆变器主节点会收集所有优化器的电压电流状态。
118.(4)再执行该优化器定位方法中对各优化器电气状态的判断。
119.参见上述实施例中所述的步骤s201和s202;步骤s201中,逆变器主节点可以根据优化器启动后的电压电流状态进行判断:如果所有的优化器都是输出电压为ulmt、输出电流为0a,则说明没有形成环流,可以判定该并联光伏组串为相同并联串(也即上述并联无压差光伏组串);如果其中一部分优化器的输出电压介于ulmt和0v之间、输出电流为ilmt,而另一部分优化器的输出电压为ulmt、输出电流为-ilmt,则说明并联光伏组串的长度不相同,即图6中所示并联光伏组串中的优化器个数不同,可以判定该并联光伏组串为差异并联串。
120.以图6所示结构为例,如果被判定为差异并联串,则所有输出电压介于ulmt和0v之间、输出电流为ilmt的优化器,可以被定位为同一光伏组串;而所有输出电压为ulmt、输出电流为-ilmt的优化器,可以被定位为另一光伏组串;定位完成,可以结束。但是,如果被判定为相同并联串,则需要进行第(5)步。
121.(5)对并联光伏组串中未确定所属光伏组串的任一优化器,也即对上述并联无压差光伏组串的任一优化器,进行改变输出电压控制。
122.参见上述实施例中所述的步骤s103,以主动旁路控制为例进行说明,逆变器主节点可以任意选择其中一个优化器,向其发送主动旁路指令。该优化器在接收到主动旁路指令之后,会从工作模式转变成主动旁路模式,其输出被旁路,没有输出电压,使得图6所示结构中原本为相同并联串的两个光伏组串形成差异,进而出现环流。此时逆变器主节点会再收集所有优化器的电压电流状态。
123.然后,逆变器主节点会根据优化器启动后的电压电流状态进行判断:所有输出电压介于ulmt和0v之间、输出电流为ilmt的优化器,可以被定位为同一光伏组串;而所有输出电压为ulmt、输出电流为-ilmt的优化器,以及被主动旁路的优化器,可以被定位为另一光伏组串。此时,定位完成,可以结束。
124.通过上述过程,可以在已知各boost电路的mppt端口所连接的所有优化器信息的情况下,针对并联光伏组串,自动区分优化器所属的光伏组串,实现优化器的组串级定位。
125.本说明书中的各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统或系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
126.专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
127.对所公开的实施例的上述说明,本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换
或者组合,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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