[发明专利]一种以信号通知光伏发电机局部遮蔽的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于以信号通知光伏发电机局部遮蔽(partial shadowing)的方法，所述光伏发电机包括至少两个并联的局部光伏发电机。本发明还涉及实现该方法的装置。

光伏发电机(以下也简称作PV发电机)利用光线入射产生电能。逆变器能够用于将光伏发电机产生的直流形式的电能馈送到公共的能量供应网。在这种逆变器的操作控制过程中，一种跟踪装置——也称作最大功率点(MPP)跟踪器——通过改变流经PV发电机的电流电平，常用于连续地调整PV发电机的工作点，从而使得PV发电机工作在产生最大功率的工作点处。产生最大功率的点是功率/电压特性曲线(功率特性曲线P(U)，其中P代表输送功率(delivered power)，其取决于PV发电机的光伏电压U)中的全局最大值。

至于光伏发电机的局部遮蔽，两个或更多的局部极大值通常在PV发电机的功率特性曲线P(U)中形成。在MPP跟踪过程中，PV发电机的工作点可能被跟踪到局部极大值，该局部极大值不一定也是使PV发电机优选地工作的全局最大值。在实际中，这可能导致PV设备的收益损失(revenue loss)。

为了避免此非最优的工作状态持续相对比较长的时间，众所周知的方式是以预定的固定时间间隔中断MPP跟踪装置的跟踪模式，并对功率特性曲线P(U)的全局最大值进行系统搜索。然而由于在搜索期间，大多数搜索时间的工作点不同于全局最大值，当搜索此全局最大值时，不可避免的也会出现能量损失。这些能量损失的大小随搜索频率增加，然而由于停留在局部极大值处而导致的潜在能量损失的风险随着搜索频率而减小。因此，以固定的时间间隔执行全局最大值的搜索，仅仅是避免了因停留在局部极大值而造成的能量损失的折中方案。因此仅当存在PV发电机并不工作在最大功率工作点的特定指示时，才开始全局最大值搜索是有利的。局部遮蔽的存在就是这样的指示。

文献DE 10 2006 052 295 B3描述了使用阻抗测量用以监控PV发电机的方法和电路布置。该方法局限于没有光照的夜间时间，其间逆变器并不馈送网络并且因此PV发电机的DC线路中没有电流。在这种情况下，如果能观察到阻抗的变化并伴有重复的馈送，那么可以肯定的是，例如PV发电机遇到了偷窃，或者对PV发电机进行操纵。

文献EP 2 388 602 A1公开了一种使用阻抗测量来监控PV发电机的方法。为了确定PV发电机的阻抗，具有多个频率的测试信号耦合至包括PV发电机的DC电路，并且响应信号被再次耦合输出(coupled out)。例如，在已知两个信号幅度的情况下，阻抗可从信号的幅度比确定。在这种情况下，可以以不同的方式将测试信号耦合入。一方面，测试信号可以包含在信号持续时间内连续变化的频率。另一方面，然而，也可以耦合入有宽带频谱的噪声信号。阻抗测量的分析是通过使模型等效电路的已计算出的阻抗曲线适应(adapting)到测量的阻抗分布，从而确定PV发电机的模型等效电路的重要参数。确定参数的变化指示了PV发电机的工作状态或特性(property)的变化。该方法尤其适合用于确定PV发电机内的错误工作状态，例如接触问题，但是同样地可以用于检测遮蔽。

文献WO 2012/000533 A1公开了一种用于监控PV发电机的方法，其中PV发电机包括多个局部PV发电机的并联电路。描述了单独的局部PV发电机的阻抗测量，以便一方面能够定位已经发生并且已经被PV发电机中的阻抗测量检测到的错误，并且另一方面能够用增加设备尺寸这样的简单方式扩展监控方法。

所述方法的缺点是模型等效电路的参数仅能通过阻抗测量的复杂分析来确定。此外，从参数的变化中推断特定事件例如局部遮蔽是困难的和不总是完全可能的。

文献DE 10 2009 029 934 B4公开了一种用于PV发电机的监控器件，其中PV发电机的单独PV模块具有用于PV模块的性能(performance)特征数据的测量器件，还可能具有无线通信接口，所述无线通信接口可以用来通过通信网络将性能特征数据传输到上级控制器件。通过比较PV模块的性能特征数据能够检测(局部)遮蔽。然而，实际中对每个PV模块装备性能特征数据的测量器件和通讯接口，会增加大量额外的组件和其开销。

因此，本发明的一个目标是在阻抗测量的基础上以一种不复杂和可信赖的方式检测(detect)和以信号通知(signal)PV发电机内的局部遮蔽的出现。

该目标是通过具有各自独立权利要求特征的方法和装置来实现的。从属权利要求涉及有利的改进和发展。