CN110912194A - 智能限压光伏发电系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能限压光伏发电系统及其控制方法，该系统包括：逆变器和至少一个由限压光伏组件串联构成的光伏组串；其中，光伏组串与逆变器的直流侧相连；各个限压光伏组件内均设置有限压器；限压器用于依据相应限压光伏组件两端的电压检测值与自身预设的复位值、限位值之间的关系，或者，逆变器下发的控制指令，控制自身执行复位动作或者限位动作；其中，该复位值小于等于智能限压光伏发电系统应用地极值高温时限压状态下限压光伏组件的最大功率点电压，由于将复位值设定得较低，相较于现有的光伏发电系统，能够使得系统中的限压光伏组串中串联的组件数量最大化。

Description

智能限压光伏发电系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及控制技术领域，具体涉及一种智能限压光伏发电系统及其控制方法。

背景技术

光伏发电系统主要由光伏组串和逆变器组成，其中，光伏组串的电压输出范围为0至开路电压V_soc。逆变器通过负载调节，在光伏组串的电压输出范围内进行MPPT(MaximumPowerPoint Tracking，最大功率点跟踪)运算，以保证光伏组串工作在最大功率点电压V_sm。具体的，根据光伏组件的填充因子FF，以及系统串联配置特征，最大功率点电压V_sm的取值一般为70％～85％的V_soc。

智能限压光伏发电系统的光伏组串中，每块组件中均装有限压器，限压器中的比较器设有预先设定的限压值和复位值。现有的智能限压光伏发电系统的限压控制方法是，限压器通过检测各个组件两端的电压，进行限压和复位控制。当检测到组件两端电压超过限压值时，执行限压动作；当检测组件两端电压低于复位值时，执行复位动作。

但是，现有的复位动作的执行受逆变器执行MPPT算法程序过程中的电压控制，且必须保证复位值V_mf大于限压光伏组件的最大功率点电压V_sm，以确保限压光伏组件在逆变器执行MPPT算法程序搜索到最大功率点前实现复位，才不影响发电量。由于考虑到组串内组件的失配特征，会将复位值V_mf设定较高，导致了组串内最大组件串联数大大缩减。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种智能限压光伏发电系统及其控制方法，以解决现有复位值V_mf设定较高，导致的组串内最大组件串联数大大缩减的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明第一方面公开了一种智能限压光伏发电系统，包括：逆变器和至少一个由限压光伏组件串联构成的光伏组串；其中，

所述光伏组串与所述逆变器的直流侧相连；

各个所述限压光伏组件内均设置有限压器；

所述限压器用于依据相应限压光伏组件两端的电压监测值与自身预设的复位值、限位值之间的关系，或者，所述逆变器下发的控制指令，控制自身执行复位动作或者限位动作；其中，所述复位值小于等于所述智能限压光伏发电系统应用地极值高温时限压状态下所述限压光伏组件的最大功率点电压。

可选地，在上述的智能限压光伏发电系统中，所述限压值大于等于在所述智能限压光伏发电系统应用地极值低温时所述限压光伏组件的最大功率点电压。

可选地，在上述的智能限压光伏发电系统中，所述限压器用于依据相应限压光伏组件两端的电压监测值与自身预设的复位值、限位值之间的关系，控制自身执行复位动作或者限位动作时，具体用于：

当所述限压器处于限压状态，且所述电压监测值下降到小于所述复位值，控制自身执行所述复位动作；

当所述限压器处于正常工作状态，且所述电压监测值上升到大于所述限位值时，控制自身执行所述限位动作。

可选地，在上述的智能限压光伏发电系统中，所述复位值和所述限压值，均是由所述限压器内部比较器模块的参数配置得到的。

本发明第二方面公开了一种智能限压光伏发电系统的控制方法，应用于如第一方面公开的任一所述的智能限压光伏发电系统，所述控制方法包括：

S101、所述智能限压光伏发电系统中的逆变器启动；

S102、控制所述逆变器的直流母线电压降低，使所述智能限压光伏发电系统中的全部限压光伏组件均执行复位动作；

S103、对所述智能限压光伏发电系统执行启动最大功率点跟踪MPPT。

可选地，在上述的智能限压光伏发电系统的控制方法中，步骤S103之后还包括：

S104、判断所述智能限压光伏发电系统中是否有限压光伏组件进入限压状态；

若所述智能限压光伏发电系统中无限压光伏组件进入限压状态，则继续执行所述MPPT搜索；若所述智能限压光伏发电系统中有限压光伏组件进入限压状态，则返回步骤S102。

可选地，在上述的智能限压光伏发电系统的控制方法中，步骤S102包括：

S201、控制所述逆变器的直流母线电压降低，同时监测组串电压；

S202、通过所述组串电压突变增加的次数和幅值来确定复位组件数量；

S203、判断所述复位组件数量是否等于全部组件数量；

若所述复位组件数量小于全部组件数量，则返回步骤S201；若所述复位组件数量等于全部组件数量，则执行步骤S103。

可选地，在上述的智能限压光伏发电系统的控制方法中，在步骤S203之后，若所述复位组件数量小于全部组件数量，则还包括：

S204、判断所述智能限压光伏发电系统中的组串电压是否等于预设低值电压。

若判断出所述智能限压光伏发电系统中的组串电压大于预设低值电压，则返回步骤S201；若判断出所述智能限压光伏发电系统中的组串电压等于预设低值电压，则执行步骤S103。

可选地，在上述的智能限压光伏发电系统的控制方法中，步骤S104包括：

S401、通过所述组串电压突变减少的次数和幅值来确定限压组件数量；

S402、判断所述限压组件数量是否等于0；

若所述限压组件数量大于0，则判定有组件进入限压状态；若所述限压组件数量等于0，则判定没有组件进入限压状态。

可选地，在上述的智能限压光伏发电系统的控制方法中，在步骤S101之后，还包括：

S111、对所述智能限压光伏发电系统中组串两端电压的进行检测，得到所述组串电压；

S112、判断所述组串电压是否大于预设高值电压；

若所述组串电压大于预设高值电压，则控制所述逆变器停机并输出提示；若所述组串电压小于等于预设高值电压，则执行步骤S102。

可选地，在上述的智能限压光伏发电系统的控制方法中，在步骤S103之后，还包括：

S121、判断所述组串电压是否大于预设高值电压；

若所述组串电压大于预设高值电压，则控制所述逆变器停机并输出提示；若所述组串电压小于等于预设高值电压，则执行步骤S104。

基于上述本发明实施例提供的智能限压光伏发电系统，包括：逆变器和至少一个由限压光伏组件串联构成的光伏组串；其中，光伏组串与逆变器的直流侧相连；各个限压光伏组件内均设置有限压器；限压器用于依据相应限压光伏组件两端的电压检测值与自身预设的复位值、限位值之间的关系，或者，逆变器下发的控制指令，控制自身执行复位动作或者限位动作；其中，该复位值小于等于智能限压光伏发电系统应用地极值高温时限压状态下限压光伏组件的最大功率点电压，由于将复位值设定得较低，相较于现有的光伏发电系统，能够使得系统中的限压光伏组串中串联的组件数量最大化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种智能限压光伏发电系统的结构示意图；

图2至图6为本申请实施例提供的五种智能限压光伏发电系统的控制方法的流程图；

图7为现有技术的一种智能限压光伏组件的限压及复位功能原理示意图；

图8为本申请实施例提供的一种智能限压光伏组件的限压及复位功能原理示意图；

图9为本申请实施例提供的一种优化参数前后、优化控制算法的电压对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请实施例提供一种智能限压光伏发电系统，以解决现有复位值V_mf设定较高，导致的组串内最大组件串联数大大缩减的问题。

请参见图1，该智能限压光伏发电系统，包括：

逆变器10和至少一个由限压光伏组件(为图中示出的智能组件11)串联构成的光伏组串。

由于单个限压光伏组件将太阳能转化成电能的电流和电压都较小。在实际应用中，一般将多个限压光伏组件通过串联的方式，构成光伏组串，以获得较高的电压和电流。

需要说明的是，光伏组串中串联的限压光伏组件的个数可根据实际应用情况而定，本申请不作具体限定，均属于本申请的保护范围。

其中，光伏组串与逆变器10的直流侧相连。

具体的，各个由限压光伏组件串联构成的光伏组串，均并联于逆变器10的直流侧，用于向逆变器10的直流侧输送光伏组串中各限压光伏组件所产生的电能。

需要说明的是，并联于逆变器10直流侧的光伏组串的个数可视其应用环境而定，本申请不作具体限定，均属于本申请的保护范围。

各个限压光伏组件内均设置有限压器。

该限压器用于依据相应限压光伏组件两端的电压监测值与自身预设的复位值、限位值之间的关系，或者，逆变器10下发的控制指令，控制自身执行复位动作或者限位动作。

其中，复位值小于等于智能限压光伏发电系统应用地极值高温时限压状态下限压光伏组件的最大功率点电压。

需要说明的是，限压器内部主要包含：电源模块、比较器模块、MOS管驱动模块、MOS管以及欠压保护模块。电源模块分别与比较器模块、MOS管驱动模块以及欠压保护模块相连，用于向比较器模块、MOS管驱动模块以及欠压保护模块提供工作电压。MOS管驱动模块与MOS管的驱动端相连，用于驱动MOS管工作。比较器模块用于将对应限压光伏组件两端的电压监测值与预设的复位值和限位值进行比较。欠压保护模块用于当线路电压降低至临界电压时，执行保护电器动作，以防止器件因过载而烧毁。

通过对限压器内部比较器模块的参数进行配置，可得到复位值。具体的，可依据系统电压配置及应用环境，设定比较器模块的参数，得到不同应用环境下的复位值。而为了使得智能限压光伏发电系统中光伏组串所含的组件数量最大化，以及系统运行的稳定性和安全性最高，可将复位值设定为：等于智能限压光伏发电系统应用地极值高温时限压状态下限压光伏组件的最大功率点电压。

同理，也可以通过对限压器内部比较器模块的参数进行配置，得到限位值。其中，该限位值的取值为：大于等于在智能限压光伏发电系统应用地极值低温时限压光伏组件的最大功率点电压。具体的，限位值的实际取值，可依据系统电压配置及应用环境进行配置，不申请不作具体限定，均属于本申请的保护范围。

当然，为了使得智能限压光伏发电系统中光伏组串所含的组件数量最大化，以及系统运行的稳定性和安全性最高，可将限位值设定为：等于在智能限压光伏发电系统应用地极值低温时限压光伏组件的最大功率点电压。

限压器用于依据相应限压光伏组件两端的电压监测值与自身预设的复位值、限位值之间的关系，控制自身执行复位动作或者限位动作时，具体用于：

(1)当限压器处于限压状态，且电压监测值下降到小于复位值，控制自身执行复位动作。

具体的，复位动作为将限压光伏组件的工作状态返回到初始状态，并重新开始运行的过程。

(2)当限压器处于正常工作状态，且电压监测值上升到大于限位值时，控制自身执行限位动作。

具体的，限位动作为将处于正常工作状态的限压光伏组件转变为限压状态。

在本实施例中，通过上述原理，对比较器模块的参数进行配置后，可得到较低的复位值，相较于现有的光伏发电系统，能够使得系统中的限压光伏组串中串联的组件数量最大化。

值得说明的是，现有技术中的智能限压光伏发电系统，当系统中的限压器的复位值V_mf设定在限压状态时组件的最大功率点电压V_sm附近时，容易产生复位困难或复位震荡问题，也就是逆变器控制直流母线电压，分配在组件上的电压处于最大功率点电压V_sm附近，限压组件复位。由于复位过程中的电压突变导致复位后电压波动大，触发限压值，组件重新进入限压状态，MPPT继续触发复位，从而形成震荡。震荡可能会导致限压器功能失效，若想解决震荡问题，则要提高限压值V_mx。但提高限压值V_mx后，进一步降低了组串内最大组件串联数量，降低了整个系统的发电效率。而本申请提出的智能限压光伏发电系统，通过对限位值的合理设定，可在解决震荡问题的同时，不降低组件内最大组件串联的数量，保证了系统的发电效率。

在图1示出的智能限压光伏发电系统的基础之上，本申请另一实施例还提供了一种智能限压光伏发电系统的控制方法，应用于上述实施例提供的智能限压光伏发电系统，请参见图2，该控制方法主要包括以下步骤：

S101、智能限压光伏发电系统中的逆变器启动。

智能限压光伏发电系统上电之后，逆变器中的控制器，控制逆变器中的主电路进入工作状态，以实现逆变器的启动。具体的，启动逆变器的具体过程可参见现有技术，本申请不再赘述。

S102、控制逆变器的直流母线电压降低，使智能限压光伏发电系统中的全部组件均执行复位动作。

实际应用中，可通过逆变器中的控制器，来控制逆变器中主电路的直流母线电压降低，以实现控制逆变器的直流母线电压的降低。

其中，请参见图3，执行步骤S102的具体过程为：

S201、控制逆变器的直流母线电压降低，同时监测组串电压。

具体的，可通过控制逆变器中主电路的各个开关管动作，逐渐降低逆变器的直流母线电压。在降低直流母线电压的过程中，通过电压监测装置，实时监测并联于逆变器直流侧光伏组串的组串电压。

S202、通过组串电压突变增加的次数和幅值来确定智能限压光伏发电系统中复位组件数量N1。

由于复位组件数量N1与组串电压中突变增加的次数和幅值有关，因此，可通过对组串电压中突变增加的次数和幅值，确定智能限压光伏发电系统中复位组件数量N1。

S203、判断复位组件数量N1是否等于智能限压光伏发电系统中全部组件数量N。

判断复位组件数量N1是否等于全部组件数量N的目的在于，确定系统中是否还存在未复位的限压光伏组件，以便确定是否对系统启动MPPT算法。

若N1<N，则返回步骤S201。

需要说明的是，因为复位组件数量N1小于全部组件数量N，则说明系统中还存有未完成复位的限压光伏组件。若在存有未完成复位限压光伏组件的情况下，执行MPPT，则会因系统中组串电压跳动很大，导致MPPT搜索效率降低，而在全部组件完成复位后，再开始执行稳定的MPPT搜索，则可以保证MPPT的搜索效率。

还需要说明的是，若执行S203之后，若N1<N，则返回执行步骤S201，直至N1＝N时，执行步骤S103。

S103、对智能限压光伏发电系统执行启动MPPT。

具体的，在智能限压光伏发电系统中全部组件均执行复位动作之后，也即复位组件数量N1等于全部组件数量N之后，可通过逆变器中的控制器，对智能限压光伏发电系统执行启动MPPT。

在本实施例中，可在智能限压光伏发电系统执行MPPT之前，通过引入一个电压控制程序，强制实现所有限压光伏组件快速复位，也即分多步降低逆变器的直流母线电压，同时通过检测期间内组串电压突变的次数和幅值，计算复位组件的数量，直至所有限压光伏组件完成复位，再执行MPPT，保证了MPPT的搜索效率，同时也提高了系统的稳定性；再者，实现所有限压光伏组件复位后，还降低了未复位组件对系统发电量的影响，保证了系统的发电量。

此外，在智能限压光伏系统中增加了用于监控系统运行过程中复位组件数量的步骤，可以有效改善系统运行过程中的稳定性和安全性。

需要说明的是，现有的智能限压光伏发电系统，在不改变逆变器的MPPT控制策略时，在逆变器执行MPPT过程中，由于光伏组串中不断有限压组件复位，导致光伏组串电压跳动过大，导致MPPT搜索效率降低；且，只能在所有限压组件不存在复位动作时才能执行稳定的MPPT搜索。在实际应用中，由常规组件构成的系统，MPPT从开始到稳定的时间约为1min(晴天场景下测试)，而由限压光伏组件构成的系统，MPPT从开始到稳定的时间约为5min(晴天场景下测试)。MPPT由开始至稳定的时间加长，降低了系统发电量降低，也进一步导致了限压器件反复执行限压动作，不利于系统的稳定运行。而本申请提供的智能限压光伏发电系统的控制方法，通过逆变器快速降低直流母线电压，加快限压组件的复位时间，将复位过程和执行MPPT分开，进一步提高了MPPT的搜索效率，也进一步降低了限压组件对系统发电量的影响，以及反复执行限压动作对系统稳定性的影响。

而且，在不改变逆变器MPPT的控制策略时，现有的控制方法无法识别限压组串系统是否正常、处于限压状态的组件是否完全复位、组串中是否存在严重失配的组件等问题，导致了智能限压光伏发电系统中控制器无法掌控限压组串系统对发电量的影响，不利于系统的稳定运行。而本申请提供的智能限压光伏发电系统的控制方法，可识别限压组串系统是否正常、可保证全部限压组件完全复位、可调整光伏组件的电压分配，避免了无法掌控限压组串系统的发电量，所带来的系统稳定性问题。

再者，现有的智能限压光伏发电系统，由于组件串联后存在失配特征，尤其是使用多年后的组件，这将会导致逆变器在执行MPPT的过程中，母线电压在组串内组件之间分配时存在较大差异，可能会导致部分组件分压较大无法完成复位。无法复位的组件将一直处于限压状态，降低整个系统的发电量。而本申请提供的智能限压光伏发电系统的控制方法，可通过逆变器快速降低直流母线电压的方式，强制实现所有组件快速复位，避免了限压组件无法复位所导致的系统发电量降低。

在图2的基础之上，本申请另一实施例还提供了一种智能限压光伏发电系统的控制方法，执行步骤S103对智能限压光伏发电系统执行启动最大功率点跟踪MPPT之后，该控制方法还包括以下步骤：

S104、判断智能限压光伏发电系统中是否有限压光伏组件进入限压状态。

具体的，在系统执行MPPT的过程中，实时判断是否有限压光伏组件进入限压状态的目的在于，确定当前系统环境是否满足继续执行MPPT的条件。其中，若系统中全部的限压光伏组件均处于复位状态，也即无限压光伏组件进入限压状态，则说明当前系统环境满足继续执行MPPT的条件；若是系统中有限压光伏组件进入限压状态，则说明当前系统环境不满足继续执行MPPT的条件。

其中，请参见图4，步骤S104判断智能限压光伏发电系统中是否有限压光伏组件进入限压状态的具体过程为：

S401、通过组串电压突变减少的次数和幅值来确定限压组件数量N2。

由于限压组件数量N2与组串电压中突变减少的次数和幅值有关，可通过对组串电压中突变减少的次数和幅值，确定智能限压光伏发电系统中限压组件数量N2。具体的，限压组件数量N2为进入限压状态的限压光伏组件数量。

S402、判断限压组件数量N2是否等于0。

需要说明的是，判断限位组件数量N2是否等于0的目的是，为了确定智能限压光伏发电系统中是否有限压光伏组件进入限压状态。

具体的，若N2>0，则判定有限压光伏组件进入限压状态。若N2＝0，则判定没有限压光伏组件进入限压状态。

若智能限压光伏发电系统中无限压光伏组件进入限压状态，则继续执行MPPT搜索。

需要说明的是，当系统中全部的限压光伏组件均处于复位状态，也即无限压光伏组件进入限压状态，则说明当前系统环境满足继续执行MPPT的条件，可以继续执行MPPT搜索。

若智能限压光伏发电系统中有限压光伏组件进入限压状态，则返回步骤S102。

需要说明的是，当系统中有限压光伏组件进入限压状态，则说明当前系统环境不满足继续执行MPPT的条件，应当重新确认系统是否满足执行MPPT条件后，再执行MPPT，也即，应当返回执行步骤S102控制逆变器的直流母线电压降低，使智能限压光伏发电系统中的全部限压光伏组件均执行复位动作的步骤。

在本实施中，通过增加判断系统是否有限压光伏组件进入限压状态检测的步骤，用于监控系统运行过程中限位组件的数量，能够在智能限压光伏发电系统执行MPPT搜索的过程中，避免系统中存在限压组件对MPPT的搜索效率的影响，进一步改善了系统运行过程中的稳定性和安全性。

在图3的基础之上，本申请另一实施例还提供了一种智能限压光伏发电系统的控制方法，请参见图5，执行步骤S203判断N1是否等于N之后，若N1<N，则该控制方法还包括以下步骤：

S204、判断智能限压光伏发电系统中的组串电压是否等于预设低值电压Vsd。

需要说明的是，预设低值电压Vsd为逆变器的直流母线电压能降至的最低电压。预设低值电压的取值可视其应用环境而定，不申请不作具体限定，均属于本申请的保护范围。

若判断出智能限压光伏发电系统中的组串电压大于预设低值电压Vsd，则返回步骤S201。

需要说明的是，当判断出组串电压大于最低预设电压Vsd后，则说明逆变器的直流母线电压还能继续降低，可以返回继续执行步骤S201。

若判断出智能限压光伏发电系统中的组串电压等于预设低值电压Vsd，则执行步骤S103。

具体的，当判断出组串电压等于预设低值电压Vsd后，则说明逆变器的直流母线电压已经降至最低值，不应再继续降低，可以执行启动MPPT的步骤。

在本实施例中，还通过设置系统预设最低电压的方式，判断组串电压与该预设最低电压两者之间的关系，确定出是否还能够继续控制逆变器的直流母线电压降低，以及，是否满足执行启动MPPT的条件，进一步保证了智能限压光伏系统中所有限压光伏组件的复位，也进一步增加了系统的稳定性和安全性。

可选地，本申请另一实施例还提供了一种智能限压光伏发电系统的控制方法，请参见图6，在执行步骤S101智能限压光伏发电系统中的逆变器启动之后，还包括：

S111、对智能限压光伏发电系统中组串两端的电压进行检测，得到组串电压。

具体的，可通过电压检测装置或者设备，对智能限压光伏发电系统中的组串两端电压进行检测。

S112、判断组串电压是否大于预设高值电压Vsx。

该预设高值电压Vsx为逆变器直流母线上电压的最大取值。

若组串电压大于预设高值电压Vsx，则控制逆变器停机并输出提示。

需要说明的是，当判断出组串电压大于预设高值电压Vsx之后，则说明组串两端电压超压，不符合系统安全电压要求。为了保证系统的安全运行，应该对逆变器进行停机处理，并输出提示，用于提示用户系统组串中限压光伏组件限压功能异常。

若组串电压小于等于预设高值电压Vsx，则执行步骤S102。

需要说明的是，当判断出组串电压小于等于预设高值电压Vsx之后，则说明限压光伏组件两端电压不超压，符合系统安全电压要求，可以执行S102等后续步骤。

在本实施例中，通过判断组串电压是否大于预设高值电压Vsx的方式，也即增加了对组串电压的超压检测，确定出组串两端的电压是否符合系统安全电压的要求，实时判断系统是否处于安全运行状态，更进一步增加了系统的稳定性和安全性。

可选地，本申请另一实施例还提供了一种智能限压光伏发电系统的控制方法，同样参见图6，在执行步骤S103对智能限压光伏发电系统执行启动MPPT之后，还包括：

S121、判断组串电压是否大于预设高值电压Vsx。

需要说明的是，步骤S121的具体实现过程与上述实施例示出的步骤S112实现过程相同，相关的说明可参见上述实施例，此处不再赘述。

若组串电压大于预设高值电压Vsx，则控制逆变器停机并输出提示。

需要说明的是，当组串电压大于预设高值电压Vsx，则控制逆变器停机并输出提示的相关说明，同样可参见步骤S112对应的实施例，此处不再赘述。

若组串电压小于等于预设高值电压Vsx，则执行步骤S104。

需要说明的是，当组串电压小于等于预设高值电压Vsx，则说明限压光伏组件两端电压不超压，符合系统安全电压要求，可以执行S104等后续步骤。

在本实施例中，通过判断组串电压是否大于预设高值电压Vsx的方式，也即增加了对组串电压的超压检测，确定出组串两端的电压是否符合系统安全电压的要求，实时判断系统是否处于安全运行状态，更进一步增加了系统的稳定性和安全性。

现有技术中限压光伏组件的限压过程和复位过程，请参见图7，具体包括：

1、在逆变器开机之前，限压光伏组件检测到两端的电压超过限压值V_mx时，限压光伏组件处于限压状态，工作于图中的V_mox2点。

2、逆变器开始在限压状态下的IV曲线上执行MPPT搜索，当限压光伏组件两端的电压达到复位值V_mf时，限压光伏组件复位。

3、限压光伏组件的复位过程，也就是限压光伏组件从限压状态向正常状态的转换，复位后组件工作在IV曲线上的V_ma点。

4、限压光伏组件复位后继续MPPT搜索，对应图中的V_ma到V_mb的过程，最终组件工作于V_mb点。V_mb点对应组串最大功率点电流作用下的组件电压点。

5、当限压光伏组件两端的电压超过限压值V_mx时，限压器执行限压动作，限压光伏组件处于限压状态。

需要说明的是，图7中左起的第一条曲线为限压状态下组件IV曲线，第二条曲线为正常状态下组件IV曲线，I_sm值所对应直线为组串工作电流参考线，V_mx值所对应直线为限压参考线，V_mf值所对应直线为复位值参考线，图中的箭头方向表示限压与复位路径，具体的限压至复位路径为：V_moc1→V_moc2→V_mf→V_ma→V_mb。

在上述现有技术实例的基础之上，本申请提供了优化限压器内部比较器模块参数以及优化控制算法之后，所获得的新的限压过程和复位过程；其中，优化参数主要体现在降低限压光伏组件限压值V_mx和降低复位值V_mf；而优化控制算法则体现在，在限压光伏组件检测到组件两端电压超过限压值后，通过逆变器控制直流母线电压降低组件两端电压至复位值，以实现限压光伏组件的复位。

以限压值V_mx等于智能限压光伏发电系统应用地极值低温时限压状态下限压光伏组件的最大功率点电压V_mb、复位值V_mf等于智能限压光伏发电系统应用地极值高温时限压光伏组件的最大功率点电压V_xm为例，进行说明，请参见图8，优化参数及控制算法后限压器的限压过程和复位过程具体为：

1、逆变器开机前，限压光伏组件检测到组件两端电压超过限压值V_mx时，限压光伏组件处于限压状态，工作于图中的V_moc2。

2、逆变器控制直流母线电压，降低组件两端电压至复位值V_mf，限压光伏组件复位。

3、限压光伏组件的复位过程，也就是组件从限压状态向正常状态的转换，回复正常状态后，工作于IV曲线上的V_ma点。

4、限压光伏组件复位后启动MPPT搜索，从V_ma到V_mb的过程，最终工作于V_mb点。V_mb点对应组串最大功率点电流作用下的组件电压点。

5、当限压光伏组件两端的电压超过限压值V_mx时，限压器执行限压动作，限压光伏组件处于限压状态。

具体的，限压器可以通过短路组件中部分子串，降低限压光伏组件两端电压，实现限压功能。

需要说明的是，图8中左起的第一条曲线为限压状态下组件IV曲线，第二条曲线为正常状态下组件IV曲线，I_sm值所对应直线为组串工作电流参考线，V_mx值所对应直线为限压参考线，V_mf值所对应直线为复位值参考线，图中的箭头方向表示限压与复位路径，具体的限压至复位路径为：V_moc1→V_moc2→V_mf→V_ma→V_mb。

结合图7和图8两个实例，以及将优化参数前后、优化控制算法前后限压器所对应的电压示意图，进行对比，请参见图9。原有的控制算法仅为逆变器的MPPT算法程序，在整个MPPT执行的过程中，首先是限压组件的复位，复位前后的电压变化进一步影响MPPT的搜索效率，待所有组件完成复位后，逆变器才开始较为稳定的MPPT搜索。而控制算法优化后，在逆变器执行MPPT前，单独增加一项快速强制复位动作，通过逆变器控制，快速降低直流母线电压至一个低值，促使光伏组串内所有组件快速复位，然后在此基础之上启动MPPT算法，并依据限压组件系统的电压波动大特征，调整MPPT的搜索速度，提高了MPPT的跟踪效率。图9中的第一个谷峰对应的曲线为控制算法优化后对应的曲线，第二个谷峰为原有控制算法对应的曲线。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种智能限压光伏发电系统，其特征在于，包括：逆变器和至少一个由限压光伏组件串联构成的光伏组串；其中，

所述光伏组串与所述逆变器的直流侧相连；

各个所述限压光伏组件内均设置有限压器；

所述限压器用于依据相应限压光伏组件两端的电压监测值与自身预设的复位值、限位值之间的关系，或者，所述逆变器下发的控制指令，控制自身执行复位动作或者限位动作；其中，所述复位值小于等于所述智能限压光伏发电系统应用地极值高温时限压状态下所述限压光伏组件的最大功率点电压。

2.根据权利要求1所述的智能限压光伏发电系统，其特征在于，所述限压值大于等于在所述智能限压光伏发电系统应用地极值低温时所述限压光伏组件的最大功率点电压。

3.根据权利要求1或2所述的智能限压光伏发电系统，其特征在于，所述限压器用于依据相应限压光伏组件两端的电压监测值与自身预设的复位值、限位值之间的关系，控制自身执行复位动作或者限位动作时，具体用于：

当所述限压器处于限压状态，且所述电压监测值下降到小于所述复位值，控制自身执行所述复位动作；

当所述限压器处于正常工作状态，且所述电压监测值上升到大于所述限位值时，控制自身执行所述限位动作。

4.根据权利要求3所述的智能限压光伏发电系统，其特征在于，所述复位值和所述限压值，均是由所述限压器内部比较器模块的参数配置得到的。

5.一种智能限压光伏发电系统的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-4任一所述的智能限压光伏发电系统，所述控制方法包括：

S101、所述智能限压光伏发电系统中的逆变器启动；

S102、控制所述逆变器的直流母线电压降低，使所述智能限压光伏发电系统中的全部限压光伏组件均执行复位动作；

S103、对所述智能限压光伏发电系统执行启动最大功率点跟踪MPPT。

6.根据权利要求5所述的智能限压光伏发电系统的控制方法，其特征在于，步骤S103之后还包括：

S104、判断所述智能限压光伏发电系统中是否有限压光伏组件进入限压状态；

若所述智能限压光伏发电系统中无限压光伏组件进入限压状态，则继续执行所述MPPT搜索；若所述智能限压光伏发电系统中有限压光伏组件进入限压状态，则返回步骤S102。

7.根据权利要求5所述的智能限压光伏发电系统的控制方法，其特征在于，步骤S102包括：

S201、控制所述逆变器的直流母线电压降低，同时监测组串电压；

S202、通过所述组串电压突变增加的次数和幅值来确定复位组件数量；

S203、判断所述复位组件数量是否等于全部组件数量；

若所述复位组件数量小于全部组件数量，则返回步骤S201；若所述复位组件数量等于全部组件数量，则执行步骤S103。

8.根据权利要求7所述的智能限压光伏发电系统的控制方法，其特征在于，在步骤S203之后，若所述复位组件数量小于全部组件数量，则还包括：

S204、判断所述智能限压光伏发电系统中的组串电压是否等于预设低值电压；

若判断出所述智能限压光伏发电系统中的组串电压大于预设低值电压，则返回步骤S201；若判断出所述智能限压光伏发电系统中的组串电压等于预设低值电压，则执行步骤S103。

9.根据权利要求6所述的智能限压光伏发电系统的控制方法，其特征在于，步骤S104包括：

S401、通过所述组串电压突变减少的次数和幅值来确定限压组件数量；

S402、判断所述限压组件数量是否等于0；

若所述限压组件数量大于0，则判定有组件进入限压状态；若所述限压组件数量等于0，则判定没有组件进入限压状态。

10.根据权利要求5-9任一所述的智能限压光伏发电系统的控制方法，其特征在于，在步骤S101之后，还包括：

S111、对所述智能限压光伏发电系统中组串两端电压的进行检测，得到所述组串电压；

S112、判断所述组串电压是否大于预设高值电压；

若所述组串电压大于预设高值电压，则控制所述逆变器停机并输出提示；若所述组串电压小于等于预设高值电压，则执行步骤S102。

11.根据权利要求6或9所述的智能限压光伏发电系统的控制方法，其特征在于，在步骤S103之后，还包括：

S121、判断所述组串电压是否大于预设高值电压；

若所述组串电压大于预设高值电压，则控制所述逆变器停机并输出提示；若所述组串电压小于等于预设高值电压，则执行步骤S104。

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