一种光伏直流发电阵列的在线测试系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种光伏直流发电阵列的在线测试系统，接入开关连接在待测组件与阵列之间，用于将待测组件接入阵列电路或由阵列电路中切断；测量开关连接在待测组件与测量电路之间；测量电路包括电流采样电路和电压采样电路，电压采样电路连接在待测组件正负极之间，电流采样电路、负载与测量开关串接后，连接在待测组件正负极之间；主控制器用于控制接入开关与测量开关的通断，将测量电路采集的数据通过通讯电路传输给上级设备。此种系统可通过实际的环境，适时适地地测试出各个组件的工作状态，通过组件位置的调配，使之尽可能地工作在最小的失配状态，从而提高直流发电阵列的发电效率。本发明专利技术还提供一种光伏直流发电阵列的在线测试系统的控制方法。

An on-line test system for photovoltaic DC power generation array and its control method

The invention discloses an on-line testing system for a photovoltaic DC power generation array, in which access switches are connected between the components to be tested and the arrays, and are used to connect the components to be tested into the array circuit or cut off by the array circuit; measurement switches are connected between the components to be measured and the measuring circuit; measurement circuits include current sampling circuit and voltage sampling circuit, and voltage sampling circuit is connected to the positive of the components to be measured. The current sampling circuit, load and measurement switch are connected in series between the positive and negative poles of the components to be tested. The main controller is used to control the on-off of the access switch and the measurement switch, and transmit the data collected by the measurement circuit to the superior equipment through the communication circuit. This system can test the working status of each component in real environment, and make it work in the minimum mismatch state as far as possible through the allocation of component position, so as to improve the generation efficiency of DC power generation array. The invention also provides a control method of an on-line test system for a photovoltaic DC power generation array.

【技术实现步骤摘要】
一种光伏直流发电阵列的在线测试系统及其控制方法
本专利技术属于光伏发电
，特别涉及一种光伏直流发电阵列的在线测试系统及其控制方法。
技术介绍
光伏发电系统由直流发电阵列和交流并网两部分组成，其中，直流发电阵列由光伏太阳电池板通过串并联组合完成，交流并网则是通过逆变器并入公共电网或独立电网。如图1所示，是光伏发电系统中的直流阵列，它一般由20-24片光伏组件串联排成一行，俗称组串，多个组串再并联组合后进入汇流箱，数个或数十个汇流箱并入逆变器。光伏电站的直流发电部分就是通过组件的串并联组成的，即组串由20至20几片组件串联相接，电压叠加；几串至十几串组串并联而接，电流叠加。通过这样的串并联，达到了增压和汇流的作用。在建设太阳能光伏电站的起始阶段，组件作为最重要的发电单元，在出厂时是做过严格的测试和筛选的，即做到了功率和电流的匹配。这些组件的重要参数，如开路电压Voc，短路电流Isc，填充因子FF，短路电阻Rs，开路电阻Rsh等，都是通过组件测试仪在出厂前进行测试，然后按功率和电流分档销售。安装电站时可以根据功率的分档进行分配，同功率的放在一档，再将同功率且短路电流一致的归为一档(有些组件厂家也将同功率的组件，再按照短路电流细分成几档)，安装电站时放在一起，以希望能够到达最好的匹配效果。光伏直流发电阵列是由光伏组件通过串并形成的，串联则电压叠加，并联则电流叠加。但是串联连接方式会由于各个组件的电流不一致性造成串联回路中的电流失配；同理，并联连接方式也会由于组串电压的不一致性造成电压失配。匹配不只是影响组件本身的功率损失，重要的是它是回路中的电流(串联回路)和电压(并联回路)不匹配会造成回路的功率损失。这是非常大的功率损失，例如，如果串联回路中的电流失配误差在100mA左右的话，由24只260W组件组成的组串，就有可能损失接近100W左右的功率。组件电压受光照、衰减、温度等影响较小，要远远小于电流失配的影响。更为严重的是，组件本身是有衰减的，即随着时间的推移，组件的发电特性会减弱，减弱的主要特性体现在电流的减弱。组件的这个衰减特性既有统计的共性，也有独特的个性。共性是指衰减是有时间阶段性的规律的，有早期衰减(1-3年)，中期衰减(3-15年)，晚期衰减(15-25年)的规律；也有不同材料，工艺方法制作的组件其衰减的程度也不一样，如多晶电池的早期衰减率在2.5％左右，而单晶电池的早期衰减率会在3％左右。独特的个性是指每个组件各自的衰减的程度不一样，相差很多，这与制作电池材料的好坏，制造工艺的影响以及电站安装实施过程都有关系。有些电站系统发现，经过早期的衰减，组件的短路电流的差值可能扩大到0.5A以上。所以，从匹配的角度来看，尽管可以通过组件出厂的筛选使组串的电流失配率降低到1％以下，但是由于组件本身的衰减特性，使得在使用过程中的失配率大大上升。有经验数据证明，不同的衰减阶段，其组串回路的电流失配率可以达到1-5％。针对上述的情况，可以轻易发现，仅仅通过组件的出厂筛选来期望达到匹配的目的，是远远不够的，因此，需要对组串的工作参数进行测试，目前存在的测试方法及设备(如I-V测试仪)存在着如下不足：(1)不能在线实时测试，测试时需要将组件之间的连接器断开后接到测试设备上；(2)测试时间较长，如上所述，每块组件都要从阵列中断开一一测试，对一个阵列中所有组件测试需要很长时间，对发电影响大且不能做到所有组件同步测试。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供一种光伏直流发电阵列的在线测试系统及其控制方法，其可通过实际的环境，适时适地地测试出各个组件的工作状态，通过组件位置的调配，使之尽可能地工作在最小的失配状态，从而提高直流发电阵列的发电效率。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：一种光伏直流发电阵列的在线测试系统，包括主控制器、测量开关、接入开关、测量电路、通讯电路和负载，其中，接入开关连接在待测组件与阵列之间，用于将待测组件接入阵列电路或将待测组件由阵列电路中切断；所述测量开关连接在待测组件与测量电路之间，用于在主控制器的控制下连通待测组件和测量电路；测量电路包括电流采样电路和电压采样电路，电压采样电路连接在待测组件正负极之间，电流采样电路、负载与测量开关串接后，再连接在待测组件正负极之间；所述主控制器用于控制接入开关与测量开关的通断，所述主控制器还用于将测量电路采集的数据通过通讯电路传输给上级设备，由上级设备对数据进行处理。上述测量开关和接入开关均采用VDMOS管。上述电流采样电路采用霍尔器件或电阻器。上述电阻器采用合金电阻或锰铜丝电阻。一种光伏直流发电阵列的在线测试系统的控制方法，包括如下步骤：步骤1，在正常工作状态下，接入开关处于导通状态，测量开关处于断开状态，此时待测组件接在阵列中，电流采样电路采集组件的工作电流，电压采样电路采集组件的工作电压；步骤2，断开接入开关和测量开关，组件从阵列中断开处于空载状态，电压采样电路采集到组件的开路电压；步骤3，断开接入开关，导通测量开关，组件仍处于从阵列中断开状态，负载通过测量开关接入组件正负极，负载上的电流看作组件的短路电流，通过电流采样电路采集；步骤4，导通接入开关，断开测量开关，组件恢复正常工作。采用上述方案后，本专利技术能够实现在光伏直流发电阵列实际运行过程中，可以直接测量组件级的短路电流Isc，设备安装完成后可以随时测试，不需要每次都将待测组件之间的连接器断开，从而可以实现测量实际运行时光伏电站中组件的短路电流Isc、开路电压Voc，以及组串的电流和组串的电压等重要参数，为改善光伏直流发电阵列的电流，电压和功率失配提供了基础。附图说明图1是本专利技术涉及的光伏直流发电阵列的整体架构图；图2是本专利技术测试系统的电路图；图3是本专利技术测试系统连接在光伏直流发电阵列中的应用示意图。具体实施方式以下将结合附图，对本专利技术的技术方案及有益效果进行详细说明。本专利技术提供一种光伏直流发电阵列的在线测试方法，在光伏直流发电阵列的实际运行过程中，快速切断待测组件与阵列的连接，并采集切断瞬间待测组件的短路电流Isc，然后再将待测组件接入阵列中，由于整个过程的时间非常短，待测组件的瞬时切断并不会对阵列的整体工作和电压输出产生影响，而且，在切断瞬间采集的电流数据与该待测组件在切断前的工作电流数据是相同的，因此，本专利技术提供的测试方法能够很好地检测各组件的电流数据，再将全部组件的短路电流汇总至上级设备，由上级设备判断是否存在失配现象，当失配时，根据不同的光伏发电设备，如单晶组件、多晶组件、非晶组件等，并结合阵列所在地的最佳光照条件来调节其失配状况，具体来说，可以通过组件物理位置的移动或者电路系统的自动转换，来最优化地减少光伏直流发电阵列中串联回路中的电流失配和并联回路中的电压失配，使光伏电站的发电功率达到最佳。配合图2和图3所示，本专利技术还提供一种光伏直流发电阵列的在线测试系统，包括主控制器、测量开关、接入开关、负载、测量电路和通讯电路，其中，接入开关连接在待测组件与阵列之间，用于将待测组件接入阵列电路或将待测组件由阵列电路中切断；所述测量开关连接在待测组件与测量电路之间，用于在主控制器的控制下连通待测组件和测量电路，测量电路可以测量待测组件的相关参数，在本实施例中，测量电路包括电流采样电路和电压采样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏直流发电阵列的在线测试系统，其特征在于：包括主控制器、测量开关、接入开关、测量电路、通讯电路和负载，其中，接入开关连接在待测组件与阵列之间，用于将待测组件接入阵列电路或将待测组件由阵列电路中切断；所述测量开关连接在待测组件与测量电路之间，用于在主控制器的控制下连通待测组件和测量电路；测量电路包括电流采样电路和电压采样电路，电压采样电路连接在待测组件正负极之间，电流采样电路、负载与测量开关串接后，再连接在待测组件正负极之间；所述主控制器用于控制接入开关与测量开关的通断，所述主控制器还用于将测量电路采集的数据通过通讯电路传输给上级设备，由上级设备对数据进行处理。

【技术特征摘要】
1.一种光伏直流发电阵列的在线测试系统，其特征在于：包括主控制器、测量开关、接入开关、测量电路、通讯电路和负载，其中，接入开关连接在待测组件与阵列之间，用于将待测组件接入阵列电路或将待测组件由阵列电路中切断；所述测量开关连接在待测组件与测量电路之间，用于在主控制器的控制下连通待测组件和测量电路；测量电路包括电流采样电路和电压采样电路，电压采样电路连接在待测组件正负极之间，电流采样电路、负载与测量开关串接后，再连接在待测组件正负极之间；所述主控制器用于控制接入开关与测量开关的通断，所述主控制器还用于将测量电路采集的数据通过通讯电路传输给上级设备，由上级设备对数据进行处理。2.如权利要求1所述的一种光伏直流发电阵列的在线测试系统，其特征在于：所述测量开关和接入开关均采用VDMOS管。3.如权利要求1所述的一种光...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡世俊，马江旭，王耀，
申请(专利权)人：南京优珈特新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32