CN110504669B - 光伏电路的控制方法及装置、光伏汇流箱 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光伏电路的控制方法及装置、光伏汇流箱，其中，该方法包括：在光伏阵列连通最大功率点跟踪MPPT电路之前，检测光伏阵列的出线端的输出量；判断所述输出量是否符合门限条件；在所述输出量符合所述门限条件时，连通所述光伏阵列和所述MPPT电路。通过本发明，解决了相关技术中的光伏汇流箱不能对光伏电路进行预保护的技术问题，提高了光伏汇流箱运行的可靠性。

Description

光伏电路的控制方法及装置、光伏汇流箱

技术领域

本发明涉及光伏领域，具体而言，涉及一种光伏电路的控制方法及装置、光伏汇流箱。

背景技术

相关技术中，光伏发电系统主要由光伏阵列、光伏汇流箱和逆变器组成，光伏阵列接收太阳光能并转化成电能，汇流箱则汇集光伏阵列的电能到直流母线上，逆变器将直流母线上的电能转化成交流并入电网。汇流箱作为光伏发电系统不可缺少的部件，可以大大减少太阳能光伏电池阵列与逆变器之间的连接线。

相关技术中，用户可以将一定数量、规格相同的光伏电池串联起来，接入一个个光伏汇流箱，在光伏汇流箱内汇流后接入并网逆变器实现与市电并网，但是这种直驱方式对光伏发电系统开路电压要求较高，不能灵活接入，另外这种接入方式不能实现多路光伏输入，对安装环境也提出了更高的要求，不利于产品的推广和应用。而且，相关技术中的汇流箱没有控制器的功能，不能实时对光伏阵列、汇流箱的运行状态进行监控并对相关保护进行处理，大大降低系统运行的可靠性。

针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未发现有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种光伏电路的控制方法及装置、光伏汇流箱。

根据本发明的一个实施例，提供了一种光伏电路的控制方法，包括：在光伏阵列连通最大功率点跟踪MPPT电路之前，检测光伏阵列的出线端的输出量；判断所述输出量是否符合门限条件；在所述输出量符合所述门限条件时，连通所述光伏阵列和所述MPPT电路。

可选的，所述输出量包括电压值和绝缘阻抗，判断所述输出量是否符合门限条件包括：判断所述电压值是否为正；在所述电压值为正时，判断所述绝缘阻抗是否超过预设门限；在所述绝缘阻抗超过所述预设门限，确定所述输出量符合所述门限条件。

可选的，在连通所述光伏阵列和所述MPPT电路之后，所述方法还包括：通过所述MPPT电路检测所述光伏阵列的状态信息，其中，所述状态信息包括以下至少之一：实时电压，实时电流，实时功率，实时温度；向光伏电路的控制面板发送所述状态信息。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种光伏电路的控制装置，包括：光伏电路的控制装置，包括：检测模块，用于在光伏阵列连通最大功率点跟踪MPPT电路之前，检测光伏阵列的出线端的输出量；判断模块，用于判断所述输出量是否符合门限条件；连通模块，用于在所述输出量符合所述门限条件时，连通所述光伏阵列和所述MPPT电路。

可选的，所述输出量包括电压值和绝缘阻抗，所述判断模块包括：第一判断单元，用于判断所述电压值是否为正；第二判断单元，用于在所述电压值为正时，判断所述绝缘阻抗是否超过预设门限；确定单元，用于在所述绝缘阻抗超过所述预设门限，确定所述输出量符合所述门限条件。

可选的，所述装置还包括：监控模块，用于在所述连通模块连通所述光伏阵列和所述MPPT电路之后，通过所述MPPT电路检测所述光伏阵列的状态信息，其中，所述状态信息包括以下至少之一：实时电压，实时电流，实时功率，实时温度；发送模块，用于向光伏电路的控制面板发送所述状态信息。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种光伏汇流箱，包括：多路并联的最大功率点跟踪MPPT电路，每一路MPPT电路接入一路光伏阵列，用于对接入的光伏阵列进行MPPT控制，并将多路并联的光伏阵列的输出电能汇集到同一直流母线；微控制单元MCU，与所述多路光伏阵列中的每一路光伏阵列的出线端分别连接，以及与多路所述MPPT电路连接，包括如上述实施例所描述的装置。

可选的，所述光伏汇流箱还包括：光伏电压采样模块，设置在每一路光伏阵列的出线端和所述MCU之间，用于采集所述光伏阵列的出线端的电压值；绝缘阻抗检测电路，设置在每一路光伏阵列的出线端和所述MCU之间，用于检测所述光伏阵列的出线端的正负母线对地的绝缘阻抗。

可选的，所述光伏汇流箱还包括：控制面板，与所述MCU进行通讯连接，用于实时显示所述MCU监测的述光伏阵列的状态信息，其中，所述状态信息包括以下至少之一：实时电压，实时电流，实时功率，实时温度。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

通过本发明，在光伏阵列连通最大功率点跟踪MPPT电路之前，检测光伏阵列的出线端的输出量，然后判断输出量是否符合门限条件，在输出量符合门限条件时，连通光伏阵列和MPPT电路，通过在光伏阵列正常工作对光伏阵列的输出端进行检测，可实现光伏输入的反接判断和绝缘阻抗判断，进而对光伏电路进行预保护，解决了相关技术中的光伏汇流箱不能对光伏电路进行预保护的技术问题，提高了光伏汇流箱运行的可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的一种光伏电路的光伏汇流箱的结构框图；

图2是根据本发明实施例的一种光伏电路的控制方法流程图；

图3是本发明实施例的光伏电路的控制流程图；

图4是本发明实施例的一种光伏电路的控制装置的结构框图；

图5是本发明实施例的一种光伏汇流箱的电路连接图；

图6是本发明实施例的光伏发电系统中多台光伏汇流箱并联的示意图；

图7是本发明实施例的光伏发电系统中单台光伏汇流箱多路光伏输入的示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例1

本申请实施例一所提供的方法实施例可以在光伏汇流箱、计算机、处理器、微处理器、控制组件、单片机等类似的运算装置中执行。以运行在光伏汇流箱上为例，图1是本发明实施例的一种光伏电路的光伏汇流箱的结构框图。如图1所示，光伏汇流箱10可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，可选地，上述光伏汇流箱还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述光伏汇流箱的结构造成限定。例如，光伏汇流箱10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

存储器104可用于存储光伏汇流箱程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的一种光伏电路的控制控制方法对应的光伏汇流箱程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的光伏汇流箱程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至光伏汇流箱10。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括光伏汇流箱10的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

在本实施例中提供了一种光伏电路的控制方法，图2是根据本发明实施例的一种光伏电路的控制方法流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S202，在光伏阵列连通最大功率点跟踪MPPT电路之前，检测光伏阵列的出线端的输出量；

本实施例中，输出量包括电压，电流，阻抗等。

步骤S204，判断输出量是否符合门限条件；

步骤S206，在输出量符合门限条件时，连通光伏阵列和MPPT电路。

在输出量不符合门限条件时，禁止连通光伏阵列和MPPT电路，并上报系统，显示相应故障代码。

通过上述步骤，在光伏阵列连通最大功率点跟踪MPPT电路之前，检测光伏阵列的出线端的输出量，然后判断输出量是否符合门限条件，在输出量符合门限条件时，连通光伏阵列和MPPT电路，通过在光伏阵列正常工作对光伏阵列的输出端进行检测，可实现光伏输入的反接判断和绝缘阻抗判断，进而对光伏电路进行预保护，解决了相关技术中的光伏汇流箱不能对光伏电路进行预保护的技术问题，提高了光伏汇流箱运行的可靠性。

解决了相关技术中加载页面数据时间过长的技术问题，提高页面的数据显示速度，提高页面的数据准确度，增强用户的体验感和信任感。

在本实施例中，输出量包括电压值和绝缘阻抗，判断输出量是否符合门限条件包括：

S11，判断电压值是否为正；

电压值的门限值为0，如果大于0，则满足门限，小于或等于0，则不满足门限条件；

S12，在电压值为正时，判断绝缘阻抗是否超过预设门限；

S13，在绝缘阻抗超过预设门限，确定输出量符合门限条件。

图3是本发明实施例的光伏电路的控制流程图，包括：光伏汇流装置(光伏阵列、MPPT电路等)安装完成后，闭合光伏阵列的出线端的旋钮开关，在确定光照条件满足发电的需求时，开始通过检测电压判断光伏输入是否接反，如果接反则系统报出反接保护，显示相应的故障代码，并将故障信息通过通讯传递给上层控制系统；如果光伏输入接入正常则进行绝缘阻抗检测，如果计算绝缘阻抗值超过限值，则报出绝缘阻抗检测保护，显示故障代码，并将故障信息通过通讯传递给上层系统；如果阻抗检测正常则连通光伏阵列和MPPT电路，进入正常运行状态，在正常运行的过程中实时的监控光伏阵列的输入电压、电流，如果超过限制则立即停止工作，并显示相应的故障代码并传递故障信息，另外在运行过程中还实时的检测温度和功率信息，如果超过限值则会限制功率的输出直到温度和功率达到正常水平。

在本实施例的一个实施方式中，在连通光伏阵列和MPPT电路之后，还包括：通过MPPT电路检测光伏阵列的状态信息，其中，状态信息包括以下至少之一：实时电压，实时电流，实时功率，实时温度；向光伏电路的控制面板发送状态信息。通过通讯电路实时的传递光伏阵列的运行状态、发电数据以及故障信息，大大减少了维护成本和难度。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

实施例2

在本实施例中还提供了一种光伏电路的控制装置，光伏汇流箱，用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

实施例提供了一种光伏电路的控制装置，图4是本发明实施例的一种光伏电路的控制装置的结构框图，该装置包括：检测模块40，判断模块42，连通模块44，其中。

检测模块40，用于在光伏阵列连通最大功率点跟踪MPPT电路之前，检测光伏阵列的出线端的输出量；

判断模块42，用于判断所述输出量是否符合门限条件；

连通模块44，用于在所述输出量符合所述门限条件时，连通所述光伏阵列和所述MPPT电路。

可选的，所述输出量包括电压值和绝缘阻抗，所述判断模块包括：第一判断单元，用于判断所述电压值是否为正；第二判断单元，用于在所述电压值为正时，判断所述绝缘阻抗是否超过预设门限；确定单元，用于在所述绝缘阻抗超过所述预设门限，确定所述输出量符合所述门限条件。

可选的，所述装置还包括：监控模块，用于在所述连通模块连通所述光伏阵列和所述MPPT电路之后，通过所述MPPT电路检测所述光伏阵列的状态信息，其中，所述状态信息包括以下至少之一：实时电压，实时电流，实时功率，实时温度；发送模块，用于向光伏电路的控制面板发送所述状态信息。

实施例还提供了一种光伏汇流箱，图5是本发明实施例的一种光伏汇流箱的电路连接图，该光伏汇流箱至少包括：

多路并联的最大功率点跟踪MPPT电路，每一路MPPT电路接入一路光伏阵列(1)，用于对接入的光伏阵列(1)进行MPPT控制，并将多路并联的光伏阵列(1)的输出电能汇集到同一直流母线；微控制单元MCU(10)，与所述多路光伏阵列中的每一路光伏阵列的出线端分别连接，以及与多路所述MPPT电路连接，包括如上述实施例所描述的装置。

通过在光伏汇流箱集成控制器的功能，对汇流箱的运行状态进行监控并对相关保护进行处理，大大提高了系统运行的可靠性。

如图5所示，在一个可选的实施例中，光伏汇流装置(光伏汇流箱)的电路结构包括：旋钮开关(2)、防雷模块(7)、防逆流二极管(3)、直流开关S1(4)、S2、光伏电流采样模块(11)、光伏电压采样模块(12)、绝缘阻抗检测电路(8)、MPPT电路1(5)、MPPT电路2(9)、显示模块(6)(如控制面板等)、MCU控制单元(10)。

旋钮开关作为硬开关物理的切除光伏输入与光伏汇流装置电气连接，保证安装维护人员的安全；防雷模块承受雷击大电流，防止雷击损坏整个光伏汇流装置及其发电系统；防逆流二极管防止夜间并网逆变器电流倒流到光伏板，影响光伏阵列的使用寿命；直流开关S1、S2优选直流接触器，当光伏汇流装置出现故障时切除与光伏输入的电连接，防止故障被放大损坏光伏汇流装置；电压、电流采样模块获取光伏阵列侧的电压、电流信息，采样的电压、电流信号与MCU控制单元内部程序基准值进行判断，当光伏阵列的出线端子接入光伏汇流装置时，正负接反，电压采样模块采样值为负值，多次采样对比判断反接故障，光伏汇流装置报故障，显示模块显示对应的光伏反接故障代码，直到故障解除后系统重新采样判断才会正常工作；MPPT的控制以及发电数据的统计；绝缘阻抗检测电路检测光伏输入正负母线对地的绝缘阻抗，防止绝缘损坏影响维护人员的人生安全；所述光伏汇流装置，内置两路独立并联运行的MPPT电路1和电路2，当系统光伏阵列只有一个时，只需接入其中一路MPPT电路即可运行；当系统采用两路光伏阵列时，可以同时接入光伏汇流装置，两路光伏均实现MPPT控制(超过两路的原理类似)，输出并联直流母线，实现汇流功能，同时也保证两个光伏阵列最大功率输出；显示模块显示汇流箱的运行状态和故障信息，方便运行维护人员进行系统维护；通过通讯传输汇流箱的运行状态、故障信息以及电量数据，可以进行远程控制；MCU控制单元主要实现电压、电流信号的采样、MPPT控制以及通讯显示功能。

传统汇流箱是通过在主回路串接二极管达到简单的汇流功能，而本实施例的光伏汇流箱是通过MPPT电路集成汇流功能，兼顾汇流和光伏MPPT功能，可以同时实现宽电压输入和多路光伏汇流。由于不同地区、不同地域，光伏发电系统通常因光伏电池板安装倾角、地域辐射度、建筑物朝向等因素使其能达到的利用率不尽相同，本实施例通过使用MPPT电路接入并联的光伏阵列，并集成光伏系统的汇流功能，可以削弱这些因素对光伏利用率的影响，解决了相关技术中安装环境对光伏系统影响大的技术问题。

本实施例还提供了一种光伏发电系统，包括光伏阵列、光伏汇流箱和逆变器，图6是本发明实施例的光伏发电系统中多台光伏汇流箱并联的示意图，在实际工程安装中，往往需要多台光伏汇流装置并联工作来提高输出功率，另外多台光伏汇流装置并联使用可以根据不同的安装位置和安装倾角灵活的选配汇流箱的组串数，多台光伏汇流装置并联构成一个汇流装置群，可以通过PC端对每个汇流装置的工作状态和发电数据进行监控，方便集群运行的系统维护。图7是本发明实施例的光伏发电系统中单台光伏汇流箱多路光伏输入的示意图，一个光伏汇流箱可以接入两个或以上的光伏阵列，并汇流输出。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

实施例3

本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，在本实施例的一个方面中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：

S1，在光伏阵列连通最大功率点跟踪MPPT电路之前，检测光伏阵列的出线端的输出量；

S2，判断所述输出量是否符合门限条件；

S3，在所述输出量符合所述门限条件时，连通所述光伏阵列和所述MPPT电路。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

可选地，在本实施例的一个方面中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

S1，在光伏阵列连通最大功率点跟踪MPPT电路之前，检测光伏阵列的出线端的输出量；

S2，判断所述输出量是否符合门限条件；

S3，在所述输出量符合所述门限条件时，连通所述光伏阵列和所述MPPT电路。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光伏电路的控制方法，其特征在于，包括：

在光伏阵列连通最大功率点跟踪MPPT电路之前，检测光伏阵列的出线端的输出量；

判断所述输出量是否符合门限条件；

在所述输出量符合所述门限条件时，连通所述光伏阵列和所述MPPT电路；其中，

所述输出量包括电压值和绝缘阻抗，判断所述输出量是否符合门限条件包括：

判断所述电压值是否为正；

在所述电压值为正时，判断所述绝缘阻抗是否超过预设门限；

在所述绝缘阻抗超过所述预设门限，确定所述输出量符合所述门限条件；

在连通所述光伏阵列和所述MPPT电路之后，所述方法还包括：

通过所述MPPT电路检测所述光伏阵列的状态信息，其中，所述状态信息包括以下至少之一：实时电压，实时电流，实时功率，实时温度；

向光伏电路的控制面板发送所述状态信息。

2.一种光伏电路的控制装置，其特征在于，包括：

检测模块，用于在光伏阵列连通最大功率点跟踪MPPT电路之前，检测光伏阵列的出线端的输出量；

判断模块，用于判断所述输出量是否符合门限条件；

连通模块，用于在所述输出量符合所述门限条件时，连通所述光伏阵列和所述MPPT电路；

所述输出量包括电压值和绝缘阻抗，所述判断模块包括：

第一判断单元，用于判断所述电压值是否为正；

第二判断单元，用于在所述电压值为正时，判断所述绝缘阻抗是否超过预设门限；

确定单元，用于在所述绝缘阻抗超过所述预设门限，确定所述输出量符合所述门限条件；

监控模块，用于在所述连通模块连通所述光伏阵列和所述MPPT电路之后，通过所述MPPT电路检测所述光伏阵列的状态信息，其中，所述状态信息包括以下至少之一：实时电压，实时电流，实时功率，实时温度；

发送模块，用于向光伏电路的控制面板发送所述状态信息。

3.一种光伏汇流箱，其特征在于，包括：

多路并联的最大功率点跟踪MPPT电路，每一路MPPT电路接入一路光伏阵列，用于对接入的光伏阵列进行MPPT控制，并将多路并联的光伏阵列的输出电能汇集到同一直流母线；

微控制单元MCU，与所述多路光伏阵列中的每一路光伏阵列的出线端分别连接，以及与多路所述MPPT电路连接，包括如权利要求2所述的装置。

4.根据权利要求3所述的光伏汇流箱，其特征在于，所述光伏汇流箱还包括：

光伏电压采样模块，设置在每一路光伏阵列的出线端和所述MCU之间，用于采集所述光伏阵列的出线端的电压值；

绝缘阻抗检测电路，设置在每一路光伏阵列的出线端和所述MCU之间，用于检测所述光伏阵列的出线端的正负母线对地的绝缘阻抗。

5.根据权利要求3所述的光伏汇流箱，其特征在于，所述光伏汇流箱还包括：

控制面板，与所述MCU进行通讯连接，用于实时显示所述MCU监测的述光伏阵列的状态信息，其中，所述状态信息包括以下至少之一：实时电压，实时电流，实时功率，实时温度。

6.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行权利要求1所述的方法。

7.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1所述的方法。

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