CN104280629B - 光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估方法和系统 - Google Patents
光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估方法和系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估方法，包括以下步骤：按照设定的时间间隔采集光伏逆变器输出的光伏电压序列；对所述光伏电压序列进行分析，获取正态分布的参数值；以及根据所述正态分布的参数值确定光伏逆变器的最大功率点跟踪效率的相对大小。本发明可以通过光伏逆变器自身采样光伏电压序列，并根据光伏电压序列的正态分布的参数值来评估光伏逆变器的最大功率点跟踪工作效率的情况。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，更具体地说，涉及一种光伏逆变器最大功率点跟踪(MPPT)效率的评估方法和系统。
背景技术
光伏发电作为一种主要新能源，正被广泛使用。光伏逆变器作为光伏发电系统的最主要的电力设备，承担着将光伏电池板的直流电转化为交流电并网发电功能，对于光伏发电系统发电量的多少直接关系到整个光伏电站的经济利益。光伏逆变器的最大功率点跟踪(MPPT)的效率将直接影响整个光伏电站的总发电量。目前而言评估光伏逆变器的MPPT效率只能通过第三方的仪器来完成，而缺乏通过光伏逆变器本身对效率进行评估的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有光伏逆变器的MTTP效率只能通过第三方仪器进行评估的缺陷，提供一种通过对光伏逆变器自身输出的光伏电压序列进行正态分析来评估MTTP效率的方法和系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估方法，包括以下步骤：
S1、按照设定的时间间隔采集光伏逆变器输出的光伏电压序列；
S2、对所述光伏电压序列进行分析，获取正态分布的参数值；
S3、根据所述正态分布的参数值确定光伏逆变器的最大功率点跟踪效率的相对大小。
在根据本发明所述的光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估方法中，所述步骤S2中获取的正态分布的参数值包括正态分布的期望值；所述步骤S3中计算期望值与光伏逆变器阵列开路电压的比值，并得到该比值与预设比值的差值，确定差值小的光伏逆变器的最大功率点跟踪效率高。
在根据本发明所述的光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估方法中，所述预设比值为0.8。
在根据本发明所述的光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估方法中，所述步骤S2中获取的正态分布的参数值包括正态分布的方差值；所述步骤S3中确定方差值小的光伏逆变器的最大功率点跟踪效率高。
在根据本发明所述的光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估方法中，所述步骤S2中获取的正态分布的参数值包括正态分布的期望值和概率值；所述步骤S3中确定期望值预设偏差范围内的累计概率值大的光伏逆变器的最大功率点跟踪效率高。
本发明还提供了一种光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估系统，包括：电压获取模块，用于按照设定的时间间隔采集光伏逆变器输出的光伏电压序列；正态分析模块，用于对所述光伏电压序列进行分析，获取正态分布的参数值；以及效率评估模块，用于根据所述正态分布的参数值确定光伏逆变器的最大功率点跟踪效率的相对大小。
在根据本发明所述的光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估系统中，所述正态分析模块获取的正态分布的参数值包括正态分布的期望值；所述效率评估模块计算期望值与光伏逆变器阵列开路电压的比值，并得到该比值与0.8的差值，确定差值小的光伏逆变器的最大功率点跟踪效率高。
在根据本发明所述的光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估系统中，所述正态分析模块获取的正态分布的参数值包括正态分布的方差值；所述效率评估模块确定方差值小的光伏逆变器的最大功率点跟踪效率高。
在根据本发明所述的光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估系统中，所述正态分析模块获取的正态分布的参数值包括正态分布的期望值和概率值；所述效率评估模块确定期望值预设偏差范围内的累计概率值大的光伏逆变器的最大功率点跟踪效率高。
实施本发明的光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估方法，具有以下有益效果：本发明可以通过采样光伏逆变器的光伏电压序列，并根据光伏电压序列的正态分布的参数值来评估光伏逆变器的MPPT效率，能够通过光伏逆变器自身很好的比较MPPT工作效率的情况。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为根据本发明的光伏逆变器MPPT效率的评估方法的流程图；
图2为同等测试条件下光伏逆变器的输出功率曲线图；
图3为同等测试条件下光伏逆变器的PV电压序列值与阵列开路电压的比值曲线图；
图4a和4b分别为同等测试条件下光伏逆变器的PV电压序列的正态概率分布图；
图5为根据本发明实施例的光伏逆变器MPPT效率的评估系统的模块示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
请参阅图1，为根据本发明的光伏逆变器MPPT效率的评估方法的流程图。如图1所示，该实施例提供的光伏逆变器MPPT效率的评估方法，包括以下步骤：
首先，在步骤S1中，按照设定的时间间隔采集光伏逆变器输出的PV(光伏)电压序列。在光伏逆变器工作时，按照一定的时间间隔采集光伏逆变器输出的PV电压，即光伏逆变器母线的输出电压。该时间间隔优选为30秒。在该步骤中可以分别获取两个不同光伏逆变器的PV电压序列进行存储以比较其MPPT效率的相对大小，也可以在同一光伏逆变器中记录不同时间段内的PV电压序列以进行比较。
随后，在步骤S2中，对步骤S1获得的光伏电压序列进行分析，获取光伏电压序列正态分布的参数值。该正态分布的参数值包括但不限于期望值、方差值和概率值。
最后，在步骤S3中，根据步骤S2获得的正态分布的参数值确定光伏逆变器的MPPT效率的相对大小。在本发明的一些优选实施例中，可以根据正态分布的参数值来确定两个不同光伏逆变器的MPPT效率高低。在本发明的另一些优选实施例中，也可以根据正态分布的参数值来确定同一光伏逆变器不同时间段内的MPPT效率高低，例如比较昨天与今天的MPPT效率高低。
下面对本发明的光伏逆变器MPPT效率的评估方法的具体实现方式进行说明。在本发明的第一个优选实施例中，前述步骤S2中获取的正态分布的参数值包括正态分布的期望值。相应地，步骤S3中计算期望值与光伏逆变器阵列开路电压的比值，并得到该比值与预设比值的差值，确定差值小的光伏逆变器的MPPT效率高。该预设比值优选为0.8。在本实施例中，期望值与光伏逆变器阵列开路电压的比值代表了光伏逆变器的PV电压序列值与阵列开路电压的比值的平均概况。
在本发明的第二个优选实施例中，前述步骤S2中获取的正态分布的参数值包括正态分布的方差值。相应地步骤S3中确定方差值小的光伏逆变器的MPPT效率高。
在本发明的第三个优选实施例中，前述步骤S2中获取的正态分布的参数值包括正态分布的期望值和概率值。步骤S3中确定期望值预设偏差范围内的累计概率值大的光伏逆变器的MPPT效率高。例如，期望值为640时可以计算620-660内的PV电压序列的正态分布的累计概率值。
本发明以光伏逆变器A和光伏逆变器B为例对前述三个实施例的评估方法进行验证。在同等测试条件下，如光照和负载等情况相同，检测这2个光伏逆变器的输出功率，具体如图2所示。并在相同的时间间隔点依据本发明按照设定的时间间隔如20秒采集光伏逆变器输出的PV电压序列，并通过前述三个优选实施例的方法比较光伏逆变器A和光伏逆变器B的MPPT效率的相对大小。图2中横轴为PV电压序列的采样时间点，竖轴为输出功率。从图2中可知，光伏逆变器A的输出功率普遍高于光伏逆变器B的输出功率。由于处于同等的实验条件下，输出功率高的光伏逆变器的MPPT效率也较高。
通过本发明的第一个优选实施例，首先分别获取了光伏逆变器A和光伏逆变器B的PV电压序列，再得到这两个PV电压序列的正态分布的期望值。其中光伏逆变器A的期望值为628，光伏逆变器B的期望值为593，光伏逆变器阵列开路电压为800V，经过计算期望值与光伏逆变器阵列开路电压的比值，得到光伏逆变器A的比值为更接近于0.8，也就是说光伏逆变器A的比值与0.8的差值更小，因此根据第一优选实施例的方法确定光伏逆变器A的MPPT效率高。该结果也可以从图3中同等测试条件下光伏逆变器的PV电压序列值与阵列开路电压的比值的曲线图看出。图3中横轴为PV电压序列的采样时间点，竖轴为前述比值。从图3中可知，光伏逆变器A的PV电压序列值与阵列开路电压的比值的整体情况更接近于0.8。该结果与输出功率的检测结果一致。
通过本发明的第二个优选实施例，首先分别获取了光伏逆变器A和光伏逆变器B的PV电压序列，再得到这两个PV电压序列的正态分布的方差值。如下表1中所示：
表格1
| 方差值 | |
| 光伏逆变器A | 12 |
| 光伏逆变器B | 57 |
根据第二优选实施例的方法，由于光伏逆变器A的方差值小于光伏逆变器B，因此确定光伏逆变器A的MPPT效率高。该结果与输出功率的检测结果一致。
通过本发明的第三个优选实施例，首先分别获取了光伏逆变器A和光伏逆变器B的PV电压序列，再得到这两个PV电压序列的正态分布的期望值和概率值。通过计算期望值预设偏差范围内的累计概率值，得到光伏逆变器A的该累计概率值更大，因此根据第三优选实施例的方法确定光伏逆变器A的MPPT效率高。该结果也可以从图4a和4b中光伏逆变器A和光伏逆变器B在同等测试条件下的PV电压序列的正态概率分布图中看出。图4a和4b中横轴为PV电压序列的期望值，竖轴为正态分布的概率值。从图4a中可见，光伏逆变器的PV电压序列的概率分布越在其期望值附近，则MPPT的效率越高，也就是说光伏逆变器A的MPPT效率较高。该结果与输出功率的检测结果一致。
请参阅图5，为根据本发明实施例的光伏逆变器MPPT效率的评估系统的模块示意图。如图5所示，该实施例提供的光伏逆变器MPPT效率的评估系统包括电压获取模块10、正态分析模块20和效率评估模块30。
其中，电压获取模块10用于按照设定的时间间隔采集光伏逆变器输出的光伏电压序列并存储。在光伏逆变器工作时，电压获取模块10按照一定的时间间隔采集光伏逆变器输出的PV电压，即光伏逆变器母线的输出电压。该时间间隔优选为30秒。电压获取模块10可以分别获取两个不同光伏逆变器的PV电压序列进行存储以比较其MPPT效率的相对大小，也可以在同一光伏逆变器中记录不同时间段内的PV电压序列以进行比较。
正态分析模块20用于对电压获取模块10存储的PV电压序列进行分析，获取正态分布的参数值。该正态分布的参数值包括但不限于期望值、方差值和概率值。
效率评估模块30用于根据采集的光伏逆变器的PV电压序列确定光伏逆变器的MPPT效率的相对大小。在本发明的一些优选实施例中，可以根据正态分布的参数值来确定两个不同光伏逆变器的MPPT效率高低。在本发明的另一些优选实施例中，也可以根据正态分布的参数值来确定同一光伏逆变器不同时间段内的MPPT效率高低，例如比较昨天与今天的MPPT效率高低。
本发明的光伏逆变器MPPT效率的评估系统与方法相对应，同样可以采用前述三种具体实现方式。
在本发明的第一个优选实施例中，正态分析模块20获取的正态分布的参数值包括正态分布的期望值。相应地，效率评估模块30计算期望值与光伏逆变器阵列开路电压的比值，并得到该比值与预设比值的差值，确定差值小的光伏逆变器的MPPT效率高。该预设比值优选为0.8。在本实施例中，期望值与光伏逆变器阵列开路电压的比值代表了光伏逆变器的PV电压序列值与阵列开路电压的比值的平均概况。
在本发明的第二个优选实施例中，正态分析模块20获取的正态分布的参数值包括正态分布的方差值。相应地效率评估模块30确定方差值小的光伏逆变器的MPPT效率高。
在本发明的第三个优选实施例中，正态分析模块20获取的正态分布的参数值包括正态分布的期望值和概率值。步骤效率评估模块30确定期望值预设偏差范围内的累计概率值大的光伏逆变器的MPPT效率高。
综上所述，本发明可以通过光伏逆变器自身分析PV电压序列的方法，来评估光伏逆变器的MPPT的效率。具体地，可以利用以下数据对MPPT效率进行评估：PV电压序列的期望值与开路电压的比值，PV电压序列的方差值，以及PV电压序列的正态概率分布。虽然本发明可以由光伏逆变器本身来实现，但是本发明并不限于此，也可以由第三方仪器设备通过本发明的方法和系统来评估光伏逆变器的MPPT效率。此外，本发明也可以应用于MPPT算法中，以通过反馈的方式提高MPPT效率。
应该理解地是，本发明的光伏逆变器MPPT效率的评估方法与系统的原理和实现方式相同，因此对本发明的光伏逆变器MPPT效率的评估方法的具体描述也适用于光伏逆变器MPPT效率的评估系统。
本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合或材料，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。
Claims (9)
1.一种光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照设定的时间间隔采集光伏逆变器输出的光伏电压序列；
S2、对所述光伏电压序列进行分析，获取正态分布的参数值；
S3、根据所述正态分布的参数值确定光伏逆变器的最大功率点跟踪效率的相对大小。
2.根据权利要求1所述的光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估方法，其特征在于：
所述步骤S2中获取的正态分布的参数值包括正态分布的期望值；
所述步骤S3中计算期望值与光伏逆变器阵列开路电压的比值，并得到该比值与预设比值的差值，确定差值小的光伏逆变器的最大功率点跟踪效率高。
3.根据权利要求2所述的光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估方法，其特征在于，所述预设比值为0.8。
4.根据权利要求1所述的光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估方法，其特征在于：
所述步骤S2中获取的正态分布的参数值包括正态分布的方差值；
所述步骤S3中确定方差值小的光伏逆变器的最大功率点跟踪效率高。
5.根据权利要求1所述的光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估方法，其特征在于：
所述步骤S2中获取的正态分布的参数值包括正态分布的期望值和概率值；
所述步骤S3中确定期望值预设偏差范围内的累计概率值大的光伏逆变器的最大功率点跟踪效率高。
6.一种光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估系统，其特征在于，包括：
电压获取模块，用于按照设定的时间间隔采集光伏逆变器输出的光伏电压序列；
正态分析模块，用于对所述光伏电压序列进行分析，获取正态分布的参数值；
效率评估模块，用于根据所述正态分布的参数值确定光伏逆变器的最大功率点跟踪效率的相对大小。
7.根据权利要求6所述的光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估系统，其特征在于，所述正态分析模块获取的正态分布的参数值包括正态分布的期望值；所述效率评估模块计算期望值与光伏逆变器阵列开路电压的比值，并得到该比值与0.8的差值，确定差值小的光伏逆变器的最大功率点跟踪效率高。
8.根据权利要求6所述的光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估系统，其特征在于，所述正态分析模块获取的正态分布的参数值包括正态分布的方差值；所述效率评估模块确定方差值小的光伏逆变器的最大功率点跟踪效率高。
9.根据权利要求6所述的光伏逆变器最大功率点跟踪效率的评估系统，其特征在于，所述正态分析模块获取的正态分布的参数值包括正态分布的期望值和概率值；所述效率评估模块确定期望值预设偏差范围内的累计概率值大的光伏逆变器的最大功率点跟踪效率高。
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