[发明专利]与包括串联的光伏模块的光伏发电装置有关的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及串联连接的光伏模块，并且特别地涉及识别具有两个最大功率点的状况。

背景技术

光伏发电系统变得越来越流行。该系统包括最大功率点跟踪器（MPPT）以用于从光伏模块获取最大可用功率。最大功率点跟踪器以如下方式工作，该方式使得模块的输出电压和电流在使从模块输出的功率最大化的工作点处。存在有基本上通过改变模块的输出电压进行操作并计算从所述模块输出的功率是增加还是降低的多种可用的已知跟踪方法。该计算在光伏发电装置工作期间进行，这是因为工作条件可能发生变化。例如，由于云层遮蔽模块或由于太阳的相对位置的变化，所以最大功率点可能发生变化。

通常将光伏模块串联连接或并联连接以增大发电装置的额定功率。当将模块串联连接时，系统的电压增大，并且因此系统的额定功率也增大。模块的串联连接可能产生如下状况：在该状况中串联连接的模块不均匀地接收辐照。这些状况可能导致如下状态：在该状态中最大功率点跟踪器将串联连接的模块的输出端处的转换器的工作点设定成不是最大功率点的功率点。

均匀辐照度条件下光伏（PV）发电装置的电特性具有唯一一个局部最大功率点（MPP）并且因此具有全局最大功率点，在该最大功率点处可以获取最大可用功率。这在图1（a）中示出，图1（a）示出了发电装置的功率作为电压的函数。如果发电装置例如被局部地遮挡（串联连接的PV模块的一部分被遮挡），则电特性具有两个局部MPP。在图1（b）中示出了在这样的条件下的电特性的示例。在图1（b）中可以看出，可获得的功率如何具有两个被标记为MPP的局部最大点。

如上所述，最大功率点跟踪器可能会将太阳能光伏功率系统的转换器设定成在不是全局最大功率点的最大功率点处工作。如果系统包括光伏模块的串联连接并且系统可能具有多个最大功率点，则MPP跟踪器可以以如下方式进行操作，该方式使得MPP跟踪器扫描该串联连接的各个工作点以找出是否存在可以从其获取更多功率的工作点。

这种对工作点的扫描是费时的，这是因为即使系统的工作处于唯一的最大功率点或全局最大功率点，也必须照常地执行该扫描。此外，对工作点进行扫描所花费的时间浪费在最大功率点处的操作上。在重复扫描期间，损失了一些能量。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法以及一种用于实施该方法的设备以缓解上述缺点。本发明的目的是通过以独立权利要求中所陈述的内容为特征的方法和设备来实现的。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施方式。

本发明基于以下构思：估计最大功率点电压并将估计的最大功率点电压与作为局部最大功率点之一的当前工作点的电压进行比较。比较这两个电压并根据该比较来判断是否存在当前工作点不是实际的全局最大功率点的可能性。

本发明的方法和设备的优点是：如果本方法判断出存在唯一一个最大功率点或当前工作点是全局工作点，则不需要执行对各个工作点的扫描。

附图说明

在下文中，将参照附图借助于优选实施方式对本发明进行更加详细地描述，在附图中：

图1示出了（a）在均匀条件下和（b）在局部遮挡条件下工作的PV发电装置的电特性；

图2示出了18个串联连接的PV模块的最大功率点电压和最大功率点电流；

图3示出了（a）在较高电压处的MPP以及（b）相应的电特性；

图4示出了（a）在较高电压处的MPP情况下测得的MPP电压与估计的MPP电压之间的电压差以及（b）较高电压处的MPP与较低电压处的MPP之间的功率差；以及

图5示出了利用本方法的实施方式的最大功率点跟踪算法的框图。

具体实施方式

本公开内容涉及一种用于对包括串联连接的PV模块的PV发电装置的两个最大功率点条件进行识别的方法和设备。该方法基于将测得的MPP电压与均匀辐照度条件下的估计的MPP电压进行的比较。

在该方法中，对最大功率点电压和最大功率点电流进行确定。该确定是通过使用能够产生PV发电装置可以以其进行工作的最大功率点的方法来进行的。最大功率点跟踪方法的示例包括导纳增量法和扰动观察法。基本地，对所述模块的工作点即最大功率点电流和电压进行测量，并且将测量值继续用于根据公开内容的方法。

在该方法中，对环境温度进行确定，并使用最大功率点电流I_MPP和所确定的环境温度来计算估计的最大功率点电压。