CN107425811B - 光伏组件的监测装置和光伏发电系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种光伏组件的监测装置和光伏发电系统，其中，所述光伏组件的监测装置包括：直流电源装置和至少一个旁路器；其中：每一个所述旁路器，仅连接在光伏发电系统中的一路光伏组件对应的直流‑直流转换器的输入端和输出端之间，用于在连接的直流‑直流转换器对应的光伏组件没有电能输出时，旁路所述连接的直流‑直流转换器；所述直流电源装置，连接在所述光伏发电系统的直流母线上，用于输出直流电流、并在所述光伏发电系统中的一路光伏组件对应的直流‑直流转换器连接的旁路器闭合时，检测所述直流电源装置输出端的直流电流。
Description
技术领域
本申请涉及光伏发电技术领域，尤其涉及光伏组件的监测技术。
背景技术
近年来，随着光伏行业的飞速发展，越来越多的大型地面光伏发电系统快速拔地而起。
在大型地面光伏发电系统中，光伏组件的数量非常多，分散面积广，需要设置于光照条件好且无遮挡的位置，再为了避免发电量对可用土地的破坏，因此，大型地面光伏发电系统基本都建造在比较偏僻地区，这就造就了光伏组件被盗的高风险以及检查的不便性。
然而，光伏组件一旦由于被盗或者连接断开等原因导致未正常接入光伏发电系统，若不及时发现，则会导致光伏发电系统长时间的不正常发电，造成发电量损失，导致光伏发电系统的工作效率降低。
发明内容
本申请提供了一种光伏组件的监测装置和光伏发电系统，以解决光伏发电系统中的光伏组件未正常接入且不能被及时发现而引起的光伏发电系统的工作效率降低的问题。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
本申请的第一方面提供了一种光伏组件的监测装置，包括：直流电源装置和至少一个旁路器；其中：每一个所述旁路器，仅连接在光伏发电系统中的一路光伏组件对应的直流-直流转换器的输入端和输出端之间，用于在连接的直流-直流转换器对应的光伏组件没有电能输出时，旁路所述连接的直流-直流转换器；所述直流电源装置，连接在所述光伏发电系统的直流母线上，用于输出直流电流、并在所述光伏发电系统中的一路光伏组件对应的直流-直流转换器连接的旁路器闭合时，检测所述直流电源装置输出端的直流电流。
从上述方案可以看出：所述直流电源装置分别驱动每一路光伏组件中的旁路器导通，每一路光伏组件中的旁路器导通，则旁路其连接的直流-直流转换器。在一路光伏组件能够正常接入光伏发电系统的情况下，直流电源装置、旁路器和光伏组件会形成电流通路，此时，直流电源装置可检测到其输出端有直流电流。若某一路的光伏组件一旦未正常接入光伏发电系统，则会造成断路，直流电源装置检测到其输出端没有直流电流。因此，通过直流电源装置检测到其输出端的直流电流的有无，即可确定出每一路的光伏组件是否正常接入，确保能够及时了解每一路光伏组件的接入情况，避免出现因未及时发现光伏组件未正常计入光伏发电系统而导致的光伏发电系统的工作效率降低的问题。
在一个实现方式中，所述旁路器与所述直流-直流转换器中的第一支路并联，所述第一支路为电感和二极管的连接支路；
或者，所述旁路器的第一端连接所述直流-直流转换器中的电感和开关管的公共端，第二端连接所述直流-直流转换器中的二极管的负极。
在一个实现方式中，所述旁路器包括：继电器和开关性器件。
本申请的第二方面提供了一种光伏组件的监测装置，包括：交流电源装置、至少一个耦合变压器以及连接在每一个耦合变压器上的旁路器；其中：每一个所述耦合变压器，仅连接光伏发电系统中的一路光伏组件；所述旁路器，用于在连接的所述耦合电压器所连接的光伏组件没有电能输出时导通，在连接的所述耦合电压器所连接的光伏组件有电能输出时截止；
所述交流电源装置分别连接每一个所述旁路器，用于输出交流电，并在每个所述旁路器连接的耦合电压器所连接的光伏组件没有电能输出时，检测输出的电流信号。
从上述方案可以看出：交流电源装置分别驱动每一路光伏组件中的旁路器导通，每一路光伏组件中的旁路器导通，交流电源装置输出的交流电流通过耦合变压器耦合到该路光伏组件的连线中，此时利用光伏组件的动态特性，光伏组件可作为电容。在一路光伏组件正常接入光伏发电系统的情况下，耦合变压器、直流-直流转换器靠近光伏组件侧连接的电容、以及该路光伏组件会形成回路，此时，交流电源装置可检测到其输出端有交流电流。若某一路的光伏组件一旦未正常接入光伏发电系统，则会在光伏组件处造成断路，交流电源装置检测到其输出端没有交流电流。因此，通过交流电源装置检测到其输出端的交流电流的有无，即可确定出每一路的光伏组件是否正常接入，确保能够及时了解每一路光伏组件的接入情况，避免出现因未及时发现光伏组件未正常计入光伏发电系统而导致的光伏发电系统的工作效率降低的问题。
在一个实现方式中，所述旁路器包括：继电器和开关性器件。
本申请的第三方面提供了一种光伏发电系统，包括：至少一路光伏组件，所述一路光伏组件中至少包括一个光伏组件；光伏逆变器，其中，所述光伏逆变器包括：与每一路所述光伏组件相连的直流-直流转换器、以及分别与每一路光伏组件连接的直流-直流转换器相连的逆变器；至少一个旁路器，每一个所述旁路器，仅连接在所述一路光伏组件对应的直流-直流转换器的输入端和输出端之间，用于在连接的直流-直流转换器对应的光伏组件没有电能输出时，旁路所述连接的直流-直流转换器；直流电源装置，所述直流电源装置，连接在所述光伏发电系统的直流母线上，用于输出直流电流、并在所述一路光伏组件对应的直流-直流转换器连接的旁路器闭合时，检测所述直流电源装置输出端的直流电流。
在一个实现方式中，所述旁路器与所述直流-直流转换器中的第一支路并联，所述第一支路为电感和二极管的连接支路；或者，所述旁路器的第一端连接所述直流-直流转换器中的电感和开关管的公共端，第二端连接所述直流-直流转换器中的二极管的负极。
在一个实现方式中，所述旁路器包括：继电器和开关性器件。
本申请的第四方面提供了一种光伏发电系统，包括：至少一路光伏组件，所述一路光伏组件中至少包括一个光伏组件；光伏逆变器，其中，所述光伏逆变器包括：与每一路所述光伏组件相连的直流-直流转换器、以及分别与每一路光伏组件连接的直流-直流转换器相连的逆变器；至少一个耦合变压器，每一个所述耦合变压器，仅连接光伏发电系统中的一路光伏组件；连接在每一个耦合变压器上的旁路器，所述旁路器用于在连接的所述耦合电压器所连接的光伏组件没有电能输出时导通，在连接的所述耦合电压器所连接的光伏组件有电能输出时截止；交流电源装置，所述交流电源装置分别连接每一个所述旁路器，用于输出交流电，并在每个所述旁路器连接的耦合电压器所连接的光伏组件没有电能输出时，检测输出的电流信号。
在一个实现方式中，所述旁路器包括：继电器和开关性器件。
附图说明
图1为本申请实施例公开的一种光伏发电系统的电路图；
图2为本申请实施例公开的旁路器的一种连接形式的电路图；
图3为本申请实施例公开的旁路器的另一种连接形式的电路图；
图4为本申请另一实施例公开的一种光伏发电系统的电路图。
具体实施方式
本申请实施例公开了一种光伏发电系统，参见图1，包括：
至少一路光伏组件，一路光伏组件中至少包括一个光伏组件。
光伏逆变器，其中，光伏逆变器包括：与每一路光伏组件相连的直流-直流转换器102、以及分别与每一路光伏组件连接的直流-直流转换器102相连的逆变器103。
至少一个旁路器101，每一个旁路器101，仅连接在一路光伏组件对应的直流-直流转换器102的输入端和输出端之间，用于在连接的直流-直流转换器102对应的光伏组件没有电能输出时，旁路连接的直流-直流转换器102。
连接在光伏发电系统的直流母线上的直流电源装置104，用于输出直流电流、并在一路光伏组件对应的直流-直流转换器102连接的旁路器101闭合时，检测直流电源装置104输出端的直流电流。
本实施例公开的光伏发电系统，在有光照的白天，每一路的光伏组件吸收太阳能，将其转换成电能，经光伏逆变器的转换形成交流电，流入电网。在没有光照的夜晚，每一路的光伏组件无法吸收太阳能，因此没有电能输出，基于此，在光伏组件没有电能输出时，通过给光伏组件施加一直流电压，检测直流侧的电流信号进而来判断是否出现光伏组件未正常接入光伏发电系统的情况。
其中，逆变器103检测到输入电压较低，进而确定出光伏组件没有电能输出，逆变器103进入休眠状态。直流电源装置104输出直流电流，并在监控到逆变器103处于休眠状态，周期性输出驱动信号至每一路光伏组件中的旁路器101。
具体的，在一个周期(约10min-30min)内，直流电源装置104分别驱动每一路光伏组件中的旁路器101导通(每一个旁路器的导通时间约1s-10s)，每一路光伏组件中的旁路器101导通，则旁路其连接的直流-直流转换器102。在一路光伏组件能够正常接入光伏发电系统的情况下，直流电源装置104、旁路器101和光伏组件会形成电流通路，此时，直流电源装置104可检测到其输出端有直流电流。若某一路的光伏组件一旦未正常接入光伏发电系统，则会造成断路，直流电源装置104检测到其输出端没有直流电流。因此，通过直流电源装置104检测到其输出端的直流电流的有无，即可确定出每一路的光伏组件是否正常接入，确保能够及时了解每一路光伏组件的接入情况，避免出现因未及时发现光伏组件未正常计入光伏发电系统而导致的光伏发电系统的工作效率降低的问题。
需要说明的是，每一路光伏组件中的旁路器101的供电电源可由直流电源装置104提供，当然，还可以由经逆变器103和直流-直流转换器102后的电网的电能提供，或者还可以是由单独的额外电源提供。
可选地，在实际应用过程中，每一路光伏组件上的旁路器101均可以为继电器，还可以为开关性器件，例如：MOS管、IGBT管等。当然，每一路光伏组件上的旁路器101可以为同一种类型的器件，也可以为不同种的类型的器件，均不受限制。
还需要说明的是，参见图2，旁路器101与直流-直流转换器102的一种连接形式中，旁路器101与直流-直流转换器102中的电感L和二极管D的连接支路并联。
参见图3，旁路器101与直流-直流转换器102的另一种连接形式中，旁路器101的第一端连接直流-直流转换器102中的电感L和开关管T的公共端，第二端连接直流-直流转换器102中的二极管D的一端，并且，该二极管D的这一端未连接电感L。
本申请另一实施例还公开了一种光伏组件的监测装置，在具体使用时，可接入光伏发电系统中，用于监测光伏发电系统中的光伏组件是否正常接入光伏发电系统。
同样参见图1，光伏组件的监测装置包括：至少一个旁路器101和一个直流电源装置104；其中：
旁路器101的数量与接入的光伏发电系统中光伏组件的路数相同，且每一个旁路器101，仅连接在光伏发电系统中的一路光伏组件对应的直流-直流转换器102的输入端和输出端之间，用于在连接的直流-直流转换器102对应的光伏组件没有电能输出时，旁路连接的直流-直流转换器102；
直流电源装置104，连接在光伏发电系统的直流母线上，用于输出直流电流、并在光伏发电系统中的一路光伏组件对应的直流-直流转换器102连接的旁路器101闭合时，检测直流电源装置104输出端的直流电流。
其中，本实施例中，旁路器101和直流电源装置104的具体工作过程、以及具体实现形式参见上述实施例的内容，此处不再赘述。
需要说明的是，本实施例公开的光伏组件的监测装置、以及上述实施例公开的光伏发电系统中，在光伏组件没有电能输出时，直流电源装置104输出直流电流，通过导通一路光伏组件的旁路器101，即给该路的光伏组件施加一直流电压，检测直流侧的电流信号进而来判断是否出现光伏组件未正常接入光伏发电系统的情况，其利用的是光伏组件的静态特性，即一路光伏组件可以被看作为一个电阻，作为电阻的光伏组件，其阻值基本不受光伏组件的不同类型的影响，也不受温度、湿度等外界环境的影响，能够在各种情况下均准确的检测出光伏组件是否未正常接入光伏发电系统。
还需要说明的是，通过在每一路的光伏组件上对应的直流-直流转换器102上连接一个旁路器101，采用一个直流电源装置104驱动每一路光伏组件上的旁路器101的导通情况，可以实现一个直流电源装置104完成光伏发电系统中所有光伏组件的监测，减少了直流电源装置的数量。
本申请另一实施例还公开了一种光伏发电系统，参见图4，包括：
至少一路光伏组件，一路光伏组件中至少包括一个光伏组件。
光伏逆变器，其中，光伏逆变器包括：与每一路光伏组件相连的直流-直流转换器403、以及分别与每一路光伏组件连接的直流-直流转换器403相连的逆变器404。
至少一个耦合变压器401，每一个耦合变压器401，仅连接光伏发电系统中的一路光伏组件。
至少一个旁路器402，每一个旁路器402仅连接在一个耦合变压器401上，用于在连接的耦合电压器401所连接的光伏组件没有电能输出时导通，在连接的耦合电压器401所连接的光伏组件有电能输出时截止。
分别连接每一个旁路器402的交流电源装置405，交流电源装置405用于输出交流电，并在每个旁路器402连接的耦合电压器401所连接的光伏组件没有电能输出时，检测输出的电流信号。
与上述实施例公开的光伏发电系统相同的是，在实际应用过程中，每一路光伏组件上的旁路器402也可以为继电器，也可以为开关性器件。当然，每一路光伏组件上的旁路器402可以为同一类型的器件，或者为不同类型的器件，均不受限制。
本实施例中，交流电源装置405也可以监测逆变器404的状态，在输出交流电流的过程中，若监控到逆变器404处于休眠状态，说明光伏发电系统中的光伏组件输出的电能较低，则周期性输出驱动信号至每一路光伏组件中的旁路器402。
具体的，在一个周期内，交流电源装置405分别驱动每一路光伏组件中的旁路器402导通，每一路光伏组件中的旁路器402导通，交流电源装置405输出的交流电流通过耦合变压器401耦合到该路光伏组件的连线中，此时利用光伏组件的动态特性，光伏组件可作为电容。在一路光伏组件正常接入光伏发电系统的情况下，耦合变压器401、直流-直流转换器403靠近光伏组件侧连接的电容、以及该路光伏组件会形成回路，此时，交流电源装置405可检测到其输出端有交流电流。若某一路的光伏组件一旦未正常接入光伏发电系统，则会在光伏组件处造成断路，交流电源装置405检测到其输出端没有交流电流。因此，通过交流电源装置405检测到其输出端的交流电流的有无，即可确定出每一路的光伏组件是否正常接入，确保能够及时了解每一路光伏组件的接入情况，避免出现因未及时发现光伏组件未正常计入光伏发电系统而导致的光伏发电系统的工作效率降低的问题。
还需要说明的是，本实施例中，每一路光伏组件中的旁路器402的供电电源也可由交流电源装置405提供，当然，还可以由经逆变器404和直流-直流转换器403后的电网的电能提供，或者还可以是由单独的额外电源提供。
本申请另一实施例还公开了一种光伏组件的监测装置，与上述实施例公开的监测装置相同的是，接入光伏发电系统后，也用于监测光伏发电系统中的光伏组件是否正常接入光伏发电系统。
参见图4，光伏组件的监测装置，包括：至少一个耦合变压器401、连接在每一个耦合变压器401上的旁路器402、以及交流电源装置405；其中：
每一个耦合变压器401，仅连接光伏发电系统中的一路光伏组件。
旁路器402，用于在连接的耦合电压器401所连接的光伏组件没有电能输出时导通，在连接的耦合电压器401所连接的光伏组件有电能输出时截止。
交流电源装置405分别连接每一个旁路器402，用于输出交流电，并在每个旁路器402连接的耦合电压器401所连接的光伏组件没有电能输出时，检测其输出的电流信号。
需要说明的是，本实施例公开的光伏组件的监测装置、以及上述实施例公开的光伏发电系统中，也是通过在每一路的光伏组件上通过耦合变压器401连接一个旁路器402，采用一个交流电源装置405即可驱动每一路光伏组件上的旁路器402的导通情况，可以实现一个交流电源装置405完成光伏发电系统中所有光伏组件的监测，也减少了交流电源装置的数量。
其中，本实施例中，耦合变压器401、旁路器402以及交流电源装置405的具体工作过程、以及具体实现形式参见上述实施例的内容，此处不再赘述。
Claims (10)
1.一种光伏组件的监测装置，其特征在于，包括：直流电源装置和至少一个旁路器；其中：
每一个所述旁路器，仅连接在光伏发电系统中的一路光伏组件对应的直流-直流转换器的输入端和输出端之间，用于在连接的直流-直流转换器对应的光伏组件没有电能输出时，旁路所述连接的直流-直流转换器；
所述直流电源装置，连接在所述光伏发电系统的直流母线上，用于输出直流电流、并在所述光伏发电系统中的一路光伏组件对应的直流-直流转换器连接的旁路器闭合时，检测所述直流电源装置输出端的直流电流。
2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述旁路器与所述直流-直流转换器中的第一支路并联，所述第一支路为电感和二极管的串联连接支路，所述电感和所述直流-直流转换器中的开关管的公共端与所述二极管的正极连接；
或者，所述旁路器的第一端连接所述直流-直流转换器中的电感和开关管的公共端，所述旁路器的第二端连接所述直流-直流转换器中的二极管的负极。
3.根据权利要求1或2所述的监测装置，其特征在于，所述旁路器包括：继电器或开关性器件。
4.一种光伏组件的监测装置，其特征在于，包括：交流电源装置、至少一个耦合变压器以及连接在每一个耦合变压器上的旁路器；其中：
每一个所述耦合变压器，仅连接光伏发电系统中的一路光伏组件；
所述旁路器，用于在连接的所述耦合电压器所连接的光伏组件没有电能输出时导通，在连接的所述耦合电压器所连接的光伏组件有电能输出时截止；
所述交流电源装置分别连接每一个所述旁路器，用于输出交流电，并在每个所述旁路器连接的耦合电压器所连接的光伏组件没有电能输出时，检测输出的电流信号。
5.根据权利要求4所述的监测装置，其特征在于，所述旁路器包括：继电器和开关性器件。
6.一种光伏发电系统，其特征在于，包括：
至少一路光伏组件，所述一路光伏组件中至少包括一个光伏组件；
光伏逆变器，其中，所述光伏逆变器包括：与每一路所述光伏组件相连的直流-直流转换器、以及分别与每一路光伏组件连接的直流-直流转换器相连的逆变器；
至少一个旁路器，每一个所述旁路器，仅连接在所述一路光伏组件对应的直流-直流转换器的输入端和输出端之间，用于在连接的直流-直流转换器对应的光伏组件没有电能输出时，旁路所述连接的直流-直流转换器；
直流电源装置，所述直流电源装置，连接在所述光伏发电系统的直流母线上，用于输出直流电流、并在所述一路光伏组件对应的直流-直流转换器连接的旁路器闭合时，检测所述直流电源装置输出端的直流电流。
7.根据权利要求6所述的光伏发电系统，其特征在于，所述旁路器与所述直流-直流转换器中的第一支路并联，所述第一支路为电感和二极管的串联连接支路，所述电感和所述直流-直流转换器中的开关管的公共端与所述二极管的正极连接；
或者，所述旁路器的第一端连接所述直流-直流转换器中的电感和开关管的公共端，所述旁路器的第二端连接所述直流-直流转换器中的二极管的负极。
8.根据权利要求6或7所述的光伏发电系统，其特征在于，所述旁路器包括：继电器或开关性器件。
9.一种光伏发电系统，其特征在于，包括：
至少一路光伏组件，所述一路光伏组件中至少包括一个光伏组件；
光伏逆变器，其中，所述光伏逆变器包括：与每一路所述光伏组件相连的直流-直流转换器、以及分别与每一路光伏组件连接的直流-直流转换器相连的逆变器；
至少一个耦合变压器，每一个所述耦合变压器，仅连接光伏发电系统中的一路光伏组件；
连接在每一个耦合变压器上的旁路器，所述旁路器用于在连接的所述耦合电压器所连接的光伏组件没有电能输出时导通，在连接的所述耦合电压器所连接的光伏组件有电能输出时截止；
交流电源装置，所述交流电源装置分别连接每一个所述旁路器，用于输出交流电，并在每个所述旁路器连接的耦合电压器所连接的光伏组件没有电能输出时，检测输出的电流信号。
10.根据权利要求9所述的光伏发电系统，其特征在于，所述旁路器包括：继电器或开关性器件。
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