一種直流光伏發(fā)電模塊的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制方法，尤其是一種直流光伏發(fā)電模塊的控制方法，屬于光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前常用的光伏發(fā)電系統(tǒng)主要有集中式、串聯(lián)式、多支路式等結(jié)構(gòu)方案，但其缺點(diǎn)是:系統(tǒng)中存在光伏組件的串聯(lián)或并聯(lián)，系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤是針對(duì)整個(gè)串并聯(lián)光伏陣列或組件串，無(wú)法保證每個(gè)組件均運(yùn)行在最大功率點(diǎn)，抗陰影能力差，甚至可能形成熱斑，導(dǎo)致組件損壞，系統(tǒng)可靠性低，大大降低了系統(tǒng)的能量變換效率，同時(shí)也難以獲得每個(gè)組件的狀態(tài)信息。
[0003]針對(duì)上述缺點(diǎn)，有文獻(xiàn)指出采用直流模塊式結(jié)構(gòu)方案。
[0004]CN103095180A公開(kāi)了一種智能光伏模塊及其控制方法，該方法為最大功率輸出統(tǒng)一控制方法，即:將光伏電池組與DC-DC變換器相連組成光伏模塊，然后將這些光伏模塊串聯(lián)在一起，由一個(gè)共用的最大功率跟蹤單元統(tǒng)一控制每一個(gè)DC-DC變換器(為Buck電路)，以期保證每一個(gè)光伏電池組在任何外部光照條件下都工作在其輸出功率最優(yōu)點(diǎn)。該方法仍然存在上述串聯(lián)式光伏系統(tǒng)缺陷，且存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制難、施工難等問(wèn)題，同時(shí)也難以獲得每個(gè)組件的狀態(tài)信息。
[0005]CN102158094B公開(kāi)了一種光伏發(fā)電DC-DC變換器的控制方法，該方法是將若干個(gè)DC-AC逆變器分別連接一個(gè)高頻變壓器，所有高頻變壓器的二次側(cè)的一端連在一起，另一端分別連接單相二極管實(shí)現(xiàn)整流，組成光伏發(fā)電DC-DC變換器。當(dāng)某一個(gè)光伏陣列模塊的輸出電壓為零或當(dāng)某一個(gè)光伏陣列模塊的輸出功率遠(yuǎn)小于其它光伏陣列模塊的輸出功率時(shí)，需要調(diào)整N相光伏發(fā)電DC-DC變換器中的各個(gè)DC-AC變換器的相角；而當(dāng)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中若干個(gè)光伏陣列模塊發(fā)生問(wèn)題使得其輸出的最大功率大幅下降時(shí)，光伏發(fā)電DC-DC變換器的相數(shù)不做調(diào)整，但要調(diào)整發(fā)生問(wèn)題的光伏陣列模塊的輸出電壓為其它所有正常的光伏陣列模塊輸出電壓的平均值?？梢?jiàn)該光伏發(fā)電DC-DC變換器及其控制方法存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制復(fù)雜、施工難、成本高等問(wèn)題，也沒(méi)涉及到各個(gè)變換器的通信問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的在于:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制更加靈活簡(jiǎn)便、易于施工、智能化水平高的一種直流光伏發(fā)電模塊的控制方法，通過(guò)將各個(gè)光伏發(fā)電模塊作為基本單元進(jìn)行并聯(lián)，徹底解決陰影等形成的熱斑效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)在任何光照條件下，尤其是在不匹配光照條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率最大化。
[0007]本發(fā)明解決該技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
一種直流光伏發(fā)電模塊，由光伏組件、直流微型變換器、通信模塊組成，所述直流微型變換器一端與所述光伏組件相連，另一端與所述直流母線相連，所述直流微型變換器連接有自身的控制回路，所述控制回路與所述通信模塊相連，實(shí)現(xiàn)直流升壓、最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)和通信功能，徹底解決陰影等形成的熱斑效應(yīng)，大大提高發(fā)電效率。
[0008]所述直流微型變換器采用DC-AC-DC結(jié)構(gòu)，首先通過(guò)DC-AC逆變，將光伏組件輸出的直流電能變換為交流電能，然后通過(guò)高頻變壓器將電壓升高，再通過(guò)AC-DC整流，將光伏組件的輸出電壓升高至所需直流電壓。
[0009]本發(fā)明一種直流光伏發(fā)電模塊的控制方法，其特征在于，包括以下步驟:
步驟I，上述一種直流光伏發(fā)電模塊在光伏發(fā)電系統(tǒng)中采用以下連接方式:
1)光伏發(fā)電系統(tǒng)包括直流光伏發(fā)電模塊、GPRS模塊、直流母線、逆變器、交流電網(wǎng)；所有所述直流光伏發(fā)電模塊作為基本單元進(jìn)行并聯(lián)，且均與所述直流母線相連，將電能輸送、匯至所述直流母線；所述逆變器一端與所述直流母線連接，將直流電能變換為交流電能，所述逆變器另一端與所述交流電網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)；
2)將光伏發(fā)電系統(tǒng)中所有所述直流光伏發(fā)電模塊分為若干組；每組含有η個(gè)直流光伏發(fā)電模塊(其中η ( 255)和一個(gè)所述GPRS模塊，每個(gè)直流光伏發(fā)電模塊均通過(guò)其通信模塊采用RS485總線與本組的GPRS模塊相連；每組的GPRS模塊與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信，采集并上傳本組所有直流光伏發(fā)電模塊的狀態(tài)信息，同時(shí)也下達(dá)上位機(jī)給各個(gè)直流光伏發(fā)電模塊的指令，實(shí)現(xiàn)所有直流光伏發(fā)電模塊的狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷，方便系統(tǒng)維護(hù)。
[0010]步驟2，光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行中直流光伏發(fā)電模塊的故障檢測(cè)和判斷:
1)各個(gè)光伏組件的輸出電壓近似相等，表明所有光伏組件工作正常；
2)正常光照情況下，當(dāng)某一個(gè)直流光伏發(fā)電模塊的輸出功率遠(yuǎn)小于其鄰近的直流光伏發(fā)電模塊的輸出功率時(shí)，表明該直流光伏發(fā)電模塊的光伏組件出現(xiàn)了組件本身?yè)p壞、受局部陰影、鳥(niǎo)糞等雜物遮蔽的問(wèn)題，或表明該直流光伏發(fā)電模塊的直流微型變換器發(fā)生故障，此時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；
3)正常光照情況下，當(dāng)上位機(jī)接收不到一個(gè)或多個(gè)直流光伏發(fā)電模塊數(shù)據(jù)時(shí)，表明這些直流光伏發(fā)電模塊的通信模塊或其所在組的GPRS模塊發(fā)生故障，此時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
[0011]步驟3，確定直流光伏發(fā)電模塊的工作狀態(tài):
1)始終監(jiān)測(cè)直流母線電壓；
2)當(dāng)直流母線電壓在正常范圍(如:其額定電壓的±15%)內(nèi)，各個(gè)直流光伏發(fā)電模塊工作在MPPT狀態(tài)下，光伏發(fā)電系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)；
3)當(dāng)直流母線電壓高于某一限值(如其額定電壓的115%)時(shí)，各個(gè)直流光伏發(fā)電模塊將依次退出MPPT狀態(tài)，進(jìn)入恒壓工作狀態(tài)，直至直流母線電壓在允許的范圍內(nèi)，此時(shí)，余下的直流光伏發(fā)電模塊仍保持工作在原來(lái)工作狀態(tài)；
4)當(dāng)直流母線電壓高于其上限值(如其額定電壓的120%)時(shí)，各個(gè)直流光伏發(fā)電模塊將依次工作于停機(jī)狀態(tài)，直至直流母線電壓在允許的范圍內(nèi)，此時(shí)，余下的直流光伏發(fā)電模塊保持工作在原來(lái)工作狀態(tài)。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1)直流光伏發(fā)電模塊具有獨(dú)立的最大功率點(diǎn)跟蹤功能，可確保每個(gè)光伏組件均運(yùn)行在最大功率點(diǎn)，直流光伏發(fā)電模塊具有很高的抗局部陰影和組件電氣參數(shù)失配能力，可徹底解決陰影等形成的熱斑效應(yīng)，極大地提高了光伏發(fā)電系統(tǒng)在不匹配光照條件下的輸出功率，實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率最大化；
2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制更加靈活簡(jiǎn)便； 3)故障診斷及故障定位快捷、準(zhǔn)確，系統(tǒng)維護(hù)方便，大大縮短停機(jī)時(shí)間，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)發(fā)電效率，且極大地提高了光伏發(fā)電系統(tǒng)的智能化水平。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明一種直流光伏發(fā)電模塊的構(gòu)成示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明控制方法的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
[0015]其中，1-直流光伏發(fā)電模塊；2_GPRS模塊；3_直流母線；4_逆變器；5_交流電網(wǎng)；101-光伏組件；102_直流微型變換器；103_通信模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]如附圖1所示，本發(fā)明一種直流光伏發(fā)電模塊的控制方法，所述直流光伏發(fā)電模塊