CN103457288A - 光伏系统的启动 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光伏系统的启动，并公开了确定光伏系统中的太阳能转换器的启动条件的方法和装置，该光伏系统包括具有一个或更多个光伏板的光伏板系统，该方法包括：确定光伏板系统的开路电压；预先确定启动条件的限值，该限值包括能够启动太阳能转换器的开路电压值和温度值；预先确定板系统的开路电压的温度相关性；确定板系统的温度；设置启动转换器的标准，该标准包括通过使用所确定的温度相关性和已知的启动条件来确定所确定的温度和所确定的开路电压是否能够启动转换器。

Description

光伏系统的启动

技术领域

本发明涉及光伏系统，并且更具体地说，涉及光伏系统的启动。

背景技术

光伏板用于从阳光的照射来产生电能。光伏板产生具有可变电压电平的直流电压。直流电压通常被转换成具有稳定的恒定直流值的直流电压或转换成交流电压。转换为交流电压的转换使所产生的电力能够供应到交流电网，使得可以有更大规模的能量产生光伏系统。

通过转换器装置来执行将来自光伏板的能量转换为直流电压或到交流电压的转换。转换器是直流/直流转换器或者是也被称为逆变器的直流/交流转换器。转换装置通常包括最大功率点跟踪器（maximum power pointtracker,MPPT），MPPT控制转换器的内部操作来从光伏板中提取可用的最大功率。

在夜晚时，当板所接收的照射无法产生供应到交流电网的足够的能量时，光伏系统的转换器通常处于关闭状态。在利用光伏板来进行的能量的大规模生产中，转换器的额定功率可在几百千瓦的范围内。能量转换器的损耗需要使用来自板的电力来补偿。这意味着在板的低输出功率的情况下启动转换器不一定合理。

确定转换器的操作是否能够启动的一种方法是测量板或板系统的开路电压。开路电压随板所接收到的照射的增加而升高并且当所测量的开路电压超过设定的限值时，转换器的操作被启动。

当板系统的温度升高而照射保持在同一级别时，开路电压降低。这意味着系统的转换器被启动过迟。在最坏的情况下，如果温度快速地上升，则转换器可能无法被启动。相应地，当板系统的温度降低时，该系统能够在相同的照射强度的情形下产生更高的开路电压。这导致过早启动转换器并且光伏系统不能向电网产生电力。如果过早启动转换器使得来自板的电力不足够高，则转换器实际上可能从电网抽取电力，以继续转换操作。一旦转换器的操作由于被过早地启动而必须停止，转换器就从电网分离。重复地切换到电网或与电网分离使部件磨损并可能导致过早失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法和装置以克服上述的问题。通过特征在于独立权利要求所陈述的内容的方法和装置来实现本发明的目的。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。

本发明基于使用光伏板的温度相关性来确定连接到板的转换器系统的合适的启动时刻。板的温度被确定并且将所测量的开路电压与和所测量的温度相关的限值相比。

本发明的方法的优点是能够执行转换器的启动使得可进行能量的生产。另外，本发明的方法确保不过迟启动转换器，使得所有的可用的能量转换为电能。

附图说明

在下文中，将参考附图借助于优选的实施例来更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了连接到交流电网以将电力供应到交流电网的光伏系统的基本结构。

具体实施方式

图1示出了光伏系统的基本结构。光伏板系统1电连接到转换器2。转换器2连接到交流电网3，以将电力供应给交流电网3。光伏板系统1可由一个或更多个板、板串或模块形成。图1中的太阳能转换器被示出为直流/交流转换器，即，逆变器。然而，转换器可以是任何已知的转换器类型，包括将电力供应给直流负载或供应给直流传输系统的直流/直流转换器。另外，转换器可以包括适于将电能从一种形式处理为另一形式的一个或更多个功率级。来自转换器的交流电力还可供应给将电压电平变换到适于将其供应给电网的变压器。

图1还示出了控制转换器操作的控制器4。控制器4接收系统的操作所需的测量结果并且以所选定的方式来控制转换器。这些测量结果通常包括板系统的电压和来自板系统的电流。控制器还从转换器接收测量数据。

在启动太阳能转换器的本方法中，板系统中的开路电压被确定。开路电压可以是连接到转换器的系统的电压，即所测量的电压是板系统产生的总电压。替换地，所测量的开路电压可以是光伏板系统的某些确定部分的电压。所测量的电压例如可以是并联的子系统中的一个子系统的电压。开路电压是在电流不从板流出时板的电压。

在该方法中，启动条件的限值被预先确定。该限值是能够进行转换器的启动的一对已知的开路电压值和温度值。因此，板系统的开路电压的值被确定为在该电压下转换器能够在已知的板温度下启动。这个值能够根据经验被确定或根据板的制造商所设置的值来确定。这个电压值和对应的温度值存储在能够被控制系统读取的存储器中。

所存储的电压值或限值应该对应于所测量的开路电压，即，如果所测量的电压是板系统的总电压，则与转换器操作的启动有关的所存储的限值也应该是总电压。如果所测量的开路电压是板系统的一些其他电压，则所确定的限值应与相同的电压有关。

另外在该方法中，预先确定板系统的开路电压的温度相关性。开路电压的温度相关性k通常由板的制造商给定并且被给定为伏特每开尔文。温度相关性的典型值在-50mV/K…-200mV/K的范围中。温度相关性的值被存储在可读存储器中。

在该方法中，在太阳能板系统的工作期间，当转换器不工作时，确定板系统的温度。该温度可以是板系统的所选择的子系统的温度或该温度可是根据多个测量结果所计算的平均温度。所测量的温度被供给控制系统，或控制系统可包括用于根据从板获取的信号来确定温度的电路。无论温度是否作为一个特定的电池或板的温度或作为多个电池或板的平均温度被测量，该温度都应该清楚地表示影响开路电压的实际温度。

所确定的温度可从一个或多个板的表面被直接测量出。所确定的温度还可从板的附近被测量出，即，温度传感器可以位于板的表面的附近或在板的支撑结构中。另外，温度测量能够通过测量与太阳能板类似的结构的温度来被执行。类似的结构例如可以是具有热特性与正在讨论的板相似的玻璃表面的单独结构。另外，当该单独结构被放置在与板的环境相似的环境中时，板的温度能够被准确地确定。

在该方法中，为启动转换器来设置标准。该标准至少包括确定所确定的温度和所确定的开路电压是否能够启动转换器。如果该标准被满足，则该转换器能够被启动。

根据本发明的实施例，使用所确定的温度和温度相关性来计算启动转换器所需的开路电压。将所需的开路电压与所测量的开路电压相比，并且一旦所测量的电压高于所需的电压，转换器就能够被启动。

检测在所确定的温度下开路电压是否在所需的电平存在多种可能性。一种可能性是遵循温度并且连续地计算所需的开路电压。将所需的开路电压与所确定的开路电压相比。另一种可能性是提前存储所计算的开路电压和温度的值并且然后检测在所测量的温度下所测量的电压是否在所需电平。还可进行电压和温度的比较，使得开路电压被连续地监控并且使用已知的相关性来从表格中读取或计算对应的所需温度。一旦温度在以所确定的开路电压来启动转换器所需的级别，启动的标准就被满足。

根据本发明的实施例，该标准还包括控制开路电压在确定的最小电平以上。最小的电压电平可以是例如MPP跟踪器的最小操作电压。这个电压限值考虑到当由于较低的输出电压而不能将电力供应给电网时不启动转换器的情形。当板的温度较高时，输出电压可具有这样低的值。

根据实施例，该标准还包括确定通过板所接收的照射级别是否处于所期望的级别。可使用对来自太阳的照射起反应的适当的测量装置来测量照射级别。当这样的标准与开路电压和温度的确定一起使用时，转换器能够被可靠地启动并且足够的能量能够被生成。

让我们考虑一个示例：在该示例中，预先确定在25℃的温度下启动光伏电力产生系统的转换器需要100V的开路电压。开路电压的温度相关性是k=-0.2V/K。所测量的光伏板温度(T_meas)是50℃并且因此所需的板系统的开路电压将是100V–k(25–T_meas)=95V。也就是说在该示例中，启动转换器需要95V的所测量的开路电压。例如，如果在相同的系统中所测量的温度是5℃，则所需的开路电压将是104伏特。上面的示例用来示出温度相关性的影响。根据上面的示例清楚的是：基于固定的电压值来启动转换器是不可靠的。

该方法优选地在转换来自板系统的电力的转换器的控制系统中被实现。这样的转换器通常包含能够存储所需数据的可读的存储器和计算所需计算的处理器容量。在该方法在转换器中被实施的情况下，清楚的是：虽然在该方法中转换器不工作，但是转换器的处理器是运转的。从而启动转换器指的是启动实际的转换操作，即，开关部件的调制。

另一方面，本发明的方法能够在实际的转换器外的单独处理器中被进行。在这样的情况下，当确定板系统的开路电压高于所需电平时，单独处理器对转换器系统供电，然后转换器系统被启动。

本发明可与任何已知的太阳能生成系统一起来被实现并且从板生成的电压可供应给单相电网或供应给三相电网。

在本发明的装置中，用于确定温度的装置可包括将温度传送给控制系统的温度测量传感器。

对本领域技术人员明显的是：该创新性的概念可以各种方式被实现。本发明及其实施例不限于上述的示例，而是可在权利要求的范围内变化。

Claims (12)

1.一种确定光伏系统中的太阳能转换器的启动条件的方法，所述光伏系统包括具有一个或更多个光伏板的光伏板系统，所述方法包括：

确定所述光伏板系统的开路电压，特征在于所述方法还包括：

预先确定用于所述启动条件的限值，该限值包括能够启动太阳能转换器的开路电压值和温度值，

预先确定所述板系统的开路电压的温度相关性，

确定所述板系统的温度，

为启动所述转换器来设置标准，该标准包括通过使用所确定的温度相关性和已知的所述启动条件来确定所述所确定的温度和所确定的开路电压是否能够启动所述转换器。

2.根据权利要求1所述的方法，特征在于确定所述启动条件的限值包括：

确定在已知的板系统温度下太阳能转换器能够被启动的所述板系统的开路电压的值，

并且所述方法还包括通过使用所述所确定的温度和所述温度相关性来计算在所确定的温度下启动所述转换器所需的所述开路电压限值，并且

确定所确定的开路电压是否能够启动所述转换器包括：

比较所确定的开路电压是否超过所述所计算的开路电压限值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于启动所述转换器的标准还包括：

确定由所述板所接收的照射级别，以及

确定所确定的照射级别是否超过所设置的限值。

4.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于启动所述转换器的标准还包括：

设置所述开路电压的最小级别，以及

确定所确定的开路电压是否超过所述最小级别。

5.根据权利要求1所述的方法，特征在于确定所述开路电压包括确定所述光伏板系统的子系统的开路电压。

6.根据前述权利要求1-5中的任一项所述的方法，特征在于确定所述板系统的温度包括确定所述光伏板系统的子系统的温度。

7.根据前述权利要求1-5中的任一项所述的方法，特征在于确定所述板系统的温度包括将所述温度确定为多个测量结果的平均值。

8.根据前述权利要求1-5中的任一项所述的方法，特征在于从一个或多个板直接测量所述板系统的温度。

9.根据前述权利要求1-5中的任一项所述的方法，特征在于所述方法还包括：

测量所述板系统的环境温度，以及

基于所测量的环境温度来确定所述板系统的温度。

10.根据前述权利要求1-5中的任一项所述的方法，特征在于通过测量与所述板系统有关的温度来确定所述板系统的温度。

11.根据前述权利要求1-10中的任一项所述的方法，特征在于所述转换器的启动包括启动转换器的调制，以处理来自所述光伏板系统的电力。

12.一种确定光伏系统中的太阳能转换器的启动条件的装置，所述光伏系统包括具有一个或更多个光伏板的光伏板系统，所述装置包括：

确定所述光伏板系统的开路电压的装置，

特征在于所述装置还包括：

预先确定所述启动条件的限值的装置，该限值包括能够启动所述太阳能转换器的开路电压值和温度值，

预先确定所述板系统的开路电压的温度相关性的装置，

确定所述板系统的温度的装置，

设置启动所述转换器的标准的装置，所述标准包括通过使用所确定的温度相关性和已知的启动条件来确定所确定的温度和所确定的开路电压是否能够启动所述转换器。