[发明专利]基于差分开关阵的光伏电池组件电压测量装置及电压测量方法

说明书

本发明公开了一种基于差分开关阵的光伏电池组件电压测量装置，提供一种能够实现光伏发电站光伏电池组件运行参数测量的装置和测量方法。包括光伏电池组件堆(1)、差分开关阵(2)串行位移寄存器(3)、绝对值电路(4)、汇流线1以及汇流线2构成；所述光伏电池组件堆(1)由m个光伏电池组件构成。本发明构建了一个差分开关阵(2)，结合汇流线1、汇流线2以及绝对值电路(4)，组成一个测量电压的差分结构，该差分结构在测量光伏电池组件电压时可消除共模信号，解决了串联光伏电池组件电压测量困难的问题。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种基于差分开关阵的光伏电池组件电压测量装置及电压测量方法。

背景技术

太阳能光伏能源产业作为未来能源的供应产业，在国家大力促进下，其发展具有重要的现实意义和战略意义。在太阳能光伏发电应用中，光伏电池组件是实现光电能量转换的关键器件，为了与逆变器匹配，光伏电池组件通常都需要进行串、并连接形成光伏电池堆后才能正常工作。然而，光伏电池组件由于自身状态及外界条件变化(光照强度、环境温度等)，其输出功率特性会发生变化，内部单元亦会发生故障，因此光伏电站在运行时需要及时检测实时运行参数。光伏电站实时运行参数检测主要难题是由于在光伏电站中，需要用到大量的光伏电池组件串联起来构成光伏电池堆，这样在检测光伏电池组件参数时，由于串联信号的叠加，会形成很大的共模信号。要能够正确的进行光伏电池组件运行参数的采集，就必须解决如何消除共模信号的问题。

专利“光伏电池组串运行参数的检测方法及相关装置，CN105743439A”给出了一种光伏电池组件运行参数检测装置及检测方法，该方法，通过向运行的逆变器发送同步指令获取实时运行参数。这种方法虽然能够获取到光伏电站实时运行数据，但这些数据只能从逆变器中得到，并不是光伏电池组件实际的实时数据，因此该方法并没有给出如何消除共模信号的解决方案。专利“在线检测太阳能光伏电池组件参数的系统及检测方法，CN103245902B”给出了一种光伏电池组件参数检测方法，通过多个太阳能光伏电池组件参数检测单元，可进行实时检测，但这种方法需要有自可变负载、隔离驱动、无线收发单元等多种部件，整体设备复杂，并不适用于光伏发电站的实际环境，同样，该方法亦没有给出如何消除共模信号的解决方法。

发明内容

本发明的目的是针对目前光伏发电站光伏电池组件在检测中，由于光伏电池组件需要以串联的形式组成电池堆，造成共模信号大、光伏电池组件实时运行参数检测困难的问题，提供一种能够实现光伏发电站光伏电池组件运行参数测量的装置和测量方法，该装置结构简单、可靠，解决光伏发电厂运行维护中基础数据获取的问题。

基于差分开关阵的光伏电池组件电压测量装置，包括光伏电池组件堆、差分开关阵串行位移寄存器、绝对值电路、汇流线1以及汇流线2构成；所述光伏电池组件堆由m个光伏电池组件构成；所述差分开关阵由m+1个开关Q构成；所述开关Q为四端器件，分别是两个通断触点端与两个控制端，两个控制端与两个通断触点之间为物理隔离，控制端通过光耦合控制通断触点的导通和关断；所述串行移位寄存器有m+1个控制输出端，分别对应控制Q1～Qm+1开关；所述绝对值电路有两个输入端，Uin+为正信号输入端、Uin-为负信号输入端，一个信号输出端Uo；

所述光伏电池组件E1～Em首尾相连构成串联连接结构，光伏电池组件E1的正极作为光伏电池堆正极，光伏电池组件Em的负极作为光伏电池堆负极；开关Q1的一个通断端与光伏电池组件E1正极相连，另一个通断端与汇流线1相连，开关Q2的一个通断端与光伏电池组件E2正极相连，另一个通断端与汇流线2相连，其他开关的连接以此类推，连接规律为：序号为奇数的开关与汇流线1相连，序号为偶数的开关与汇流线2相连，构成差分结构；开关Q1的控制端D1与串行移位寄存器控制输出端K1相连、控制端N1接地，开关Q2的控制端D2与串行移位寄存器控制输出端K2相连、控制端N2接地，其它开关的连接以此类推；汇流线1与绝对值电路的正信号输入端Uin+相连，汇流线2与绝对值电路的负信号输入端Uin-相连；绝对值电路的输出端为检测结果输出端。