CN111162734B - 一种光伏组串的电流电压曲线扫描方法、变流器及系统 - Google Patents

一种光伏组串的电流电压曲线扫描方法、变流器及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种光伏组串的电流电压曲线扫描方法、变流器及系统，包括：获取第一组和第二组各个光伏组串的初始扫描点的输出功率；控制第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次减小及第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次增大；第一组和第二组中各个光伏组串的初始扫描方向分别为输出功率减小对应的输出电压变化方向和输出功率增大对应的输出电压变化方向；从第一组的初始扫描点的输出功率对应的输出电压开始依照初始扫描方向进行扫描；从第二组的初始扫描点的输出功率对应的输出电压开始依照初始扫描方向进行扫描；IV曲线扫描过程中保持第一组和第二组的输出功率互补，使所有光伏组串同时进行扫描，不必分批进行。

Description

一种光伏组串的电流电压曲线扫描方法、变流器及系统
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种光伏组串的电流电压曲线扫描方法、变流器及系统。
背景技术
随着世界各国对节能减排和能源转型的不断推进，可再生能源发电技术已经受到越来越多的重视，其中，光伏发电系统由于其技术成熟度以及经济性等因素被广泛应用于电力系统以及微型电网。
参见图1，该图为典型光伏发电系统的示意图。
光伏组串100通过光生伏打效应将太阳能转换为电能，变流器200将光伏组串100输出的电能转换为合适的交流电或直流电供给电网或负荷300。
实际应用中，光伏组串100一般包括多个光伏组件(又称太阳能电池板)串联和并联在一起形成，以匹配系统需求的额定电压和电流。
从图1中可以看出，在光伏发电系统中，光伏组串100是电能的源头，因此光伏组串100的工作状况决定了光伏发电系统的最大发电能力。通常情况下，光伏组串100的发电能力是采用其输出电流电压(IV)曲线作为评价指标。
参见图2，该图为光伏组串的输出特性曲线图。
正常情况下，光伏组串的输出特性如图2中的实线所示，实线包括IV曲线和功率电压(PV)曲线，两条曲线均比较平滑。其中IV曲线的横坐标为电压，纵坐标为电流；最大电压为开路电压Voc，最大电流为短路电流Isc。PV曲线的横坐标为电压，纵坐标为功率；最大功率为Pmax。
在实际应用中，由于光伏组串暴露于户外，因此会存在例如遮挡、老化、腐蚀等的故障隐患，其发电能力受到故障的影响，其输出特性将如图2中的虚线所示，其IV曲线和对应的PV曲线均会与实现所示的曲线存在偏离，且功率峰值远小于Pmax，即发电能力受损。
通过图2对比可以看出，光伏组串故障会直接影响光伏发电系统的发电能力。因此，及时迅速地获取光伏组串的输出特性，特别是IV曲线信息，有助于尽早发现并定位光伏组串的异常工作状态，为光伏发电系统运维提供参考，减少由于光伏组串故障引起的发电损失。
现有技术中，IV曲线扫描有通过人工携带测量设备到光伏组串的现场进行测量，但是电站包括光伏组串的数量庞大，因此，采用人工测量方式耗时很长，效率太低。
另外，可以对电站中的光伏组串分批进行IV曲线扫描，但是，由于分批扫描存在扫描时间间隔，而且光伏组串本身是太阳能转换为电能，因此分批测量时天气环境会影响检测精度。
发明内容
为了解决现有技术中存在的以上技术问题，本发明提供一种组串式逆变器的控制方法、装置、控制器及逆变系统，能够使电站的所有光伏组串同时进行IV曲线扫描，不存在扫描时间间隔，因此不会受天气环境的影响。
本申请实施例提供一种光伏组串的电流电压曲线扫描方法，应用于光伏发电系统的变流器，每个所述变流器的输入端连接一个光伏组串，所述变流器用于控制连接的所述光伏组串的输出电压；
该方法包括：
获取所述第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率，以及获取所述第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率；
控制所述第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次减小，控制所述第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次增大；所述第一组中各个光伏组串的初始扫描方向为输出功率减小对应的输出电压变化方向，所述第二组中各个光伏组串的初始扫描方向为输出功率增大对应的输出电压变化方向；
从所述第一组的初始扫描点的输出功率对应的输出电压开始依照所述第一组的初始扫描方向对所述第一组进行电流电压IV曲线扫描；从所述第二组的初始扫描点的输出功率对应的输出电压开始依照所述第二组的初始扫描方向对所述第二组进行电流电压IV曲线扫描；所述IV曲线扫描过程中保持所述第一组和第二组的输出功率互补。
可以使光伏发电系统的所有光伏组串同时进行IV曲线扫描，不必分批进行，因此不同光伏组串之间不存在时间间隔，进而不存在由于时间间隔引起的测量误差。而且在IV曲线扫描时，将光伏组串进行分组配对，只要保证每队内的两组之间功率互补，即组内波动较小，则可以保证光伏发电系统的总输出功率波动较小。
在一种可能的实现方式中，IV曲线扫描需要扫描完一个完整周期，因此，还包括：在所述IV曲线扫描过程中所述各个光伏组串的输出电压等于开路电压时，变更扫描方向为输出电压减小方向；在所述各个光伏组串的输出电压等于短路电压时，变更扫描方向为输出电压增大方向，直到在所述各个光伏组串的输出电压与所述初始扫描点对应的输出电压相同且扫描方向与所述初始扫描方向相同时，则结束所述IV曲线扫描；所述进行IV曲线扫描，具体包括：逐步改变所述光伏组串的输出电压，记录每个输出电压对应的输出电流，根据所述输出电压和对应的输出电流获得IV曲线。
在一种可能的实现方式中，可以固定扫描电压，即电压变化率固定不变时，逐步改变所述光伏组串的输出电压，具体为：每个IV曲线扫描区间以固定扫描电压扫描步长逐步改变所述光伏组串的输出电压；所述IV曲线扫描区间包括：所述光伏组串的最大功率对应的电压与开路电压之间的电压区间，以及，所述光伏组串的最大功率对应的电压与短路电压之间的电压区间。
在一种可能的实现方式中，为了更好地实现扫描，使两组的输出功率更好地互补，可以变化扫描电压，即电压变化率不是固定的，可以以其中一组为参考组，另一组改变扫描电压，例如以所述第二组为参考组，所述逐步改变所述光伏组串的输出电压，具体为：
将所述第一组与所述第二组的总输出功率Po与设定功率参考值Pref进行比较，获得功率比较结果；所述Pref为XPmax，其中X为所述参考组中的光伏组串数量，Pmax为所述参考组中单个光伏组串的最大功率；
根据所述功率比较结果调整电压扫描步长改变所述光伏组串的输出电压，以使所述Po与所述Pref保持一致。
在一种可能的实现方式中，根据所述功率比较结果调整电压扫描步长改变所述光伏组串的输出电压，具体包括：
当Po大于Pref时，判断所述第一组中各个光伏组串的功率变化方向为增大，则减小所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；若所述功率变化方向为减小，则增大所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；
当Po小于Pref时，判断所述第一组中各个光伏组串的功率变化方向为增大，则增大所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；若所述功率变化方向为减小，则减小所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；
当Po等于Pref时，则保持所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长保持不变。
在一种可能的实现方式中，所述光伏发电系统包括2N个光伏组串；所述2N个光伏组串被分为所述第一组和第二组，且所述第一组和第二组均包括N个光伏组串。即简单的将2N个光伏组串均分为两组。
在一种可能的实现方式中，所述获取所述第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率，以及获取所述第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率，具体为：
获取所述第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率分别为：
Figure BDA0001857304480000031
Figure BDA0001857304480000032
以及获取所述第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率分别为：
Figure BDA0001857304480000033
其中Pmax为各个所述光伏组串对应的最大输出功率。
在一种可能的实现方式中，所述光伏发电系统包括偶数个光伏组串，所述偶数个光伏组串被分为M个集合，所述每个集合被分为偶数组。
在一种可能的实现方式中，所述光伏发电系统包括偶数个光伏组串，所述偶数个光伏组串被分为M个集合，部分所述集合被分为子集合，所述每个子集合被分为偶数组，以及其余每个所述集合被分为偶数组。
本申请实施例提供一种变流器，每个所述变流器的输入端连接一个光伏组串，所述变流器用于控制连接的所述光伏组串的输出电压；所述光伏组串包括：第一组和第二组；所述第一组对应第一变流器，所述第二组对应第二变流器；
所述第一变流器，用于获取所述第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率；控制所述第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次减小；从所述第一组的初始扫描点的输出功率对应的输出电压开始依照所述第一组的初始扫描方向对所述第一组进行电流电压IV曲线扫描；
所述第二变流器，用于获取所述第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率；控制所述第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次增大；从所述第二组的初始扫描点的输出功率对应的输出电压开始依照所述第二组的初始扫描方向对所述第二组进行电流电压IV曲线扫描；所述IV曲线扫描过程中保持所述第一组和第二组的输出功率互补。
在一种可能的实现方式中，所述第一变流器和第二变流器，还用于所述IV曲线扫描过程中在所述各个光伏组串的输出电压等于开路电压时，变更扫描方向为输出电压减小方向；还在所述各个光伏组串的输出电压等于短路电压时，变更扫描方向为输出电压增大方向，直到在所述各个光伏组串的输出电压与所述初始扫描点对应的输出电压相同且扫描方向与所述初始扫描方向相同时，则结束所述IV曲线扫描；
所述第一变流器和第二变流器进行IV曲线扫描，具体包括：
逐步改变所述光伏组串的输出电压，记录每个输出电压对应的输出电流，根据所述输出电压和对应的输出电流获得IV曲线。
在一种可能的实现方式中，所述第一变流器和第二变流器逐步改变所述光伏组串的输出电压，具体为：每个IV曲线扫描区间以固定扫描电压扫描步长逐步改变所述光伏组串的输出电压；所述IV曲线扫描区间包括：所述光伏组串的最大功率对应的电压与开路电压之间的电压区间，以及，所述光伏组串的最大功率对应的电压与短路电压之间的电压区间。
在一种可能的实现方式中，以所述第二组为参考组，所述第一变流器逐步改变所述光伏组串的输出电压，具体为：
将所述第一组与所述第二组的总输出功率Po与设定功率参考值Pref进行比较，获得功率比较结果；所述Pref为XPmax，其中X为所述参考组中的光伏组串数量，Pmax为所述参考组中单个光伏组串的最大功率；
根据所述功率比较结果调整电压扫描步长改变所述光伏组串的输出电压，以使所述Po与所述Pref保持一致。
在一种可能的实现方式中，所述第一变流器根据所述功率比较结果调整电压扫描步长改变所述光伏组串的输出电压，具体包括：
当Po大于Pref时，判断所述第一组中各个光伏组串的功率变化方向为增大，则减小所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；若所述功率变化方向为减小，则增大所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；
当Po小于Pref时，判断所述第一组中各个光伏组串的功率变化方向为增大，则增大所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；若所述功率变化方向为减小，则减小所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；
当Po等于Pref时，则保持所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长保持不变。
在一种可能的实现方式中，所述光伏发电系统包括偶数个光伏组串，所述偶数个光伏组串为2N个光伏组串；所述2N个光伏组串被分为所述第一组和第二组，且所述第一组和第二组均包括N个光伏组串。
在一种可能的实现方式中，所述第一变流器获取所述第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率分别为：
Figure BDA0001857304480000041
所述第二变流器获取所述第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率分别为：
Figure BDA0001857304480000051
其中Pmax为各个所述光伏组串对应的最大输出功率。
在一种可能的实现方式中，所述第一变流器和第二变流器均为以下任意一种：
直流-直流变流器和直流-交流变流器。
本申请实施例还提供一种光伏发电系统，包括以上所述的变流器，还包括：光伏组串；
所述光伏组串，用于将太阳能转换为直流电能；
所述变流器，用于将所述直流电能进行电能变换输送给后级设备。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
光伏组串包括以下两组：第一组和第二组。两组的光伏组串均可以同时进行IV曲线扫描，但是两组光伏组串的扫描起始点不相同，即初始扫描点不同，且两组光伏组串的初始扫描方向也不同。其中，第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次减小，第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次增大；且第一组的初始扫描方向为输出功率减小对应的输出电压变化方向，第二组的初始扫描方向为输出功率增大对应的输出电压变化方向。这样设置是为了保证两组光伏组串在IV曲线扫描过程中，两组的输出功率互补，即总输出功率波动较小，这样可以使整个光伏发电系统处于稳定的工作状态。
以上技术方案，可以使光伏发电系统的所有光伏组串同时进行IV曲线扫描，不必分批进行，因此不同光伏组串之间不存在时间间隔，进而不存在由于时间间隔引起的测量误差。而且在IV曲线扫描时，将光伏组串进行分组配对，只要保证每队内的两组之间功率互补，即组内波动较小，则可以保证光伏发电系统的总输出功率波动较小。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为典型光伏发电系统示意图；
图2为光伏组串的输出特性曲线图；
图3为本申请实施例提供的变流器IV曲线扫描的示意图；
图4为本申请实施例提供的一种IV曲线扫描方法流程图；
图5为本申请实施例提供的；
图6为本申请实施例提供的第一组中两个光伏组串的初始扫描点和初始扫描方向示意图；
图7为本申请实施例提供的第二组中两个光伏组串的初始扫描点和初始扫描方向示意图；
图8为本申请实施例提供的另一种IV曲线扫描方法流程图；
图9为本申请实施例提供的等效光伏组串的示意图；
图10a为本申请实施例提供的第一组串IV曲线扫描对应的输出电压波形图；
图10b为本申请实施例提供的第一组串IV曲线扫描对应的输出功率波形图；
图11a为本申请实施例提供的第二组串IV曲线扫描对应的输出电压波形图；
图11b为本申请实施例提供的第二组串IV曲线扫描对应的输出功率波形图；
图12a为本申请实施例提供的方法实施例四对应的第一组串的输出电压波形图；
图12b为本申请实施例提供的方法实施例四对应的第一组串的输出功率波形图；
图13为本申请实施例提供的不同方法的总功率波形进行对比波形图；
图14为本申请实施例提供的一种变流器与光伏组串的连接示意图；
图15为本申请实施例提供的变流器的输出端口为直流并联示意图；
图16为本申请实施例提供的变流器的输出端口为直流串联示意图；
图17为本申请实施例提供的变流器的输出端口为交流并联示意图；
图18为本申请实施例提供的变流器的输出端口为交流串联示意图；
图19为本申请实施例提供的变流器的内部示意图；
图20为本申请实施例提供的光伏发电系统示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的技术方案，下面先介绍通过变流器进行IV曲线扫描的实现方式。
本申请实施例中不限定变流器的具体形式，可以为直流-直流变换器，即DC-DC；也可以为逆变器，即DC-AC。
变流器的输出端连接光伏组串，变流器将光伏组串输出的直流电能进行转换后输送给后级设备。
参见图3，该图为本申请实施例提供的变流器IV曲线扫描的示意图。
图3中可以看出，横轴为光伏组串的输出电压，纵轴为光伏组串的输出电流，最大输出电压为开路电压Voc，最大输出电流为短路电压对应的电流，短路电压为最小输出电压Vsc。
由于变流器本身具有对光伏组串的控制能力，例如，变流器控制光伏组串的输出电压维持在最大功率对应的输出电压，使得光伏组串能够输出对应的峰值功率。
因此，可以使用变流器改变光伏组串的工作电压，从而测量并记录对应不同工作点的输出电压对应的输出电流，从而根据多个工作点的输出电压和输出电流拟合出IV曲线。
由于本申请实施例中通过变流器控制光伏组串的输出电压来进行IV曲线扫描。因此，本申请实施例中不限定变流器输出端的连接方式。
由于变流器控制光伏组串分批进行IV曲线扫描时，由于各批之间存在扫描时间间隔，而光伏组串容易受天气环境因素的影响，因此，不同批之间存在扫描误差，进而使IV曲线扫描的结果不够精确。
而本申请实施例提供的扫描方法，可以使所有光伏组串同时进行IV曲线扫描，将光伏组串分为偶数组，两两配对组队，每队的控制方式相同。每队中的两组以不同的初始扫描点开始扫描，而且两组的初始扫描方向也不同，两组以输出功率变化相反的方向进行扫描。即一组的输出功率增大，另一组的输出功率减小，从而使两组在IV曲线扫描过程中保持输出功率互补，进而使两组的总输出功率波动尽量小。该技术方案能够使电站的所有光伏组串同时进行IV曲线扫描，不存在扫描时间间隔，因此不会受天气环境的影响，因此，获得IV曲线比较精确。
下面结合附图对于本申请实施例提供的具体实现方式进行详细介绍。
方法实施例一：
参见图4，该图为本申请实施例提供的一种IV曲线扫描方法流程图。
本实施例提供的光伏组串的电流电压曲线扫描方法，应用于光伏发电系统的变流器，每个所述变流器的输入端连接一个光伏组串，所述变流器用于控制连接的所述光伏组串的输出电压；光伏组串包括：第一组和第二组；
其中变流器和光伏组串是一对一的关系，包括：变流器的输入端连接的光伏组串是一个单独的光伏组串，或者，变流器的输入端连接的是一个等效组串，其中等效组串可以是多个并联在一起的光伏组串。即如果多个光伏组串并联在一起连接同一个变流器，则多个并联在一起的光伏组串等效为本申请实施例中的一个光伏组串。具体可以参见图5所示，光伏组串100实际包括两个光伏组串(100a和100b)并联在一起连接同一个变流器200。但是变流器200控制光伏组串100的输出电压，因此，相当于变流器200连接一个光伏组串100。可以理解的是，本申请实施例中光伏组串的个数等于变流器的个数。变流器可以控制光伏组串的输出电压，进而改变光伏组串的输出电流。
实际应用中，一个电站一般包括成千上万个光伏组串，应用本实施例提供的技术方案可以使数量庞大的光伏组串同时进行IV曲线扫描。因为将所有光伏组串分为偶数组，两组之间配对组队，IV曲线扫描时每队作为一个单位。具体的分组方式可以包括多种，只要最终分为偶数组配对进行IV曲线扫描即可。每组可以包括一个光伏组串，也可以包括多个光伏组串，但是配对的两组中的光伏组串个数应该相同，例如每组均包括3个光伏组串。但是，队与队之间的光伏组串数目可以相同，也可以不相同，例如包括两队，其中第一队的每组包括3个光伏组串，第二队的每组包括2个光伏组串。
由于每队的工作方式相同，下面以每队中的两组分为第一组和第二组进行介绍。
对所述每队第一组和第二组的光伏组串实行如下方法：
S401：获取所述第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率，以及获取所述第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率；
IV曲线扫描需要扫描全部的输出电压范围(开路电压和短路电压之间)，因此输出电压变化时，每个光伏组串的输出功率存在波动，而本方案所有组串可以同时进行IV曲线扫描，因此，为了降低电站的总输出功率波动，使每队中的两组的输出功率互补，这样每队的总输出功率近乎稳定，进而电站的总输出功率也近乎稳定。具体地，本实施例中使第一组和第二组的各个光伏组串的初始扫描点的输出功率变化方向相反，进而形成互补。
S402：控制所述第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次减小，控制所述第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次增大；所述第一组中各个光伏组串的初始扫描方向为输出功率减小对应的输出电压变化方向，所述第二组中各个光伏组串的初始扫描方向为输出功率增大对应的输出电压变化方向；
目前电站的光伏组串分批进行IV曲线扫描时，进行IV曲线扫描的一批的光伏组串均从相同的初始扫描点和初始扫描方向进行扫描，即光伏组串的输出功率增大时均增大，输出功率减小时均减小。
第一组和第二组包括的光伏组串数目相同，为了方便理解S401和S402，下面以第一组和第二组均包括两个光伏组串为例进行介绍。其他数目的光伏组串的控制方法相同。
如图6和7所示，分别为第一组和第二组中两个光伏组串的初始扫描点和初始扫描方向示意图。
第一组的两个独立组串初始扫描点分别为输出功率Pmax和Pmax/2对应的电压点，即图6所示两个电压工作点Vmp和V1，两个光伏组串的初始扫描方向为各光伏组串输出功率减小对应的电压变化方向，即图6中箭头方向，两个光伏组串的初始扫描方向为电压增大方向。
第二组的两个光伏组串初始扫描点分别为输出功率0和Pmax/2对应的电压点，即图7所示两个电压工作点VOC和V1，两个光伏组串的初始扫描方向为各光伏组串输出功率增大对应的电压变化方向，即图7中箭头方向，两个光伏组串的初始电压扫描方向为电压减小方向。
从图6和图7可知，本方案各个光伏组串的初始扫描点并不相同，即并不是从同一个电压点开始进行IV曲线扫描，而且初始扫描方向也不相同，而是输出功率变化方向相反的方向进行扫描。
Pmax为各光伏组串各自的最大输出功率，受各光伏组串在实际电站中的运行状况(倾角、朝向以及老化)影响，例如，若光伏某组串最大的输出功率为1kW，则该组串工作点对应Pmax为1kW，若另一光伏组串最大输出功率为1.2kW，则该组串工作点对应Pmax为1.2kW。
为了保证输出功率互补的效果，对于各光伏组串的扫描时间间隔做一定要求，具体为，控制某光伏组串功率变化量绝对值等于Pmax/N的同时，其它光伏组串输出功率变化量的绝对值也等于Pmax/N。N为每组包括的光伏组串的数目。例如，图6中以Vmp为起始工作点的光伏组串运行至V1的时刻，以V1为起始工作点的组串运行至VOC，并且图7中两个光伏组串分别从VOC运行至V1以及从V1运行至Vmp，此时四个组串对应功率变化绝对值均为Pmax/2。
S403：从所述第一组的初始扫描点的输出功率对应的输出电压开始依照所述第一组的初始扫描方向对所述第一组进行电流电压IV曲线扫描；从所述第二组的初始扫描点的输出功率对应的输出电压开始依照所述第二组的初始扫描方向对所述第二组进行电流电压IV曲线扫描；所述IV曲线扫描过程中保持所述第一组和第二组的输出功率互补。
以上仅是确定了初始扫描点和初始扫描方向，但是整个扫描过程中需要保持两组的输出功率互补，即尽量保持稳定的输出功率，减少输出功率的波动。
IV曲线需要扫描如图3所示的多个工作点的电压和电流，进而根据输出电压和输出电流拟合IV曲线，根据拟合的IV曲线判断光伏组串是否正常。
本实施例提供的方法适用于以下以下两组：第一组和第二组。两组中的光伏组串均可以同时进行IV曲线扫描，但是两组光伏组串的扫描起始点不相同，即初始扫描点不同，且两组光伏组串的初始扫描方向也不同。其中，第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次减小，第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次增大；且第一组的初始扫描方向为输出功率减小对应的输出电压变化方向，第二组的初始扫描方向为输出功率增大对应的输出电压变化方向。这样设置是为了保证两组光伏组串在IV曲线扫描过程中，两组的输出功率互补，即总输出功率波动较小，这样可以使整个光伏发电系统处于稳定的工作状态。
以上技术方案，可以使光伏发电系统的所有光伏组串同时进行IV曲线扫描，不必分批进行，因此不同光伏组串之间不存在时间间隔，进而不存在由于时间间隔引起的测量误差。而且在IV曲线扫描时，将光伏组串进行分组配对，只要保证每队内的两组之间功率互补，即组内波动较小，则可以保证光伏发电系统的总输出功率波动较小。
对于电站中光伏组串的分组方式可以包括多种，以下列举三种：
第一种：所述偶数个光伏组串为2N个光伏组串；所述2N个光伏组串被分为所述第一组和第二组，且所述第一组和第二组均包括N个光伏组串。
此种是最简单的分组方式，即只分为两组，配对为一队。对于变流器控制也比较简单。例如电站包括100个光伏组串，分为两组，每组包括50个光伏组串，此时N为50。
对于以上第一种分组方式，所述确定所述第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率，以及确定所述第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率，具体为：
确定所述第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率分别为：
Figure BDA0001857304480000091
Figure BDA0001857304480000092
以及确定所述第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率分别为：
Figure BDA0001857304480000093
其中Pmax为各个所述光伏组串对应的最大输出功率。
即以上各个光伏组串初始扫描点的输出功率的确定与图6和图7所示的方式相一致。
第二种：所述偶数个光伏组串被分为M个集合，所述每个集合被分为偶数组。
第二种分组方式较第一种复杂，经过两级分组才最终分为偶数组，其中M可以为偶数，也可以为奇数，但是最终的组数为偶数组。而且每个集合包括的光伏组串数目可以相同，也可以不相同。继续以100个光伏组串为例举例，例如分为2个包括相同光伏组串的集合，每个集合包括50个光伏组串，则再将每个集合继续分组，分为偶数组，例如将50个光伏组串分为10组，每组包括5个光伏组串，10组两两配对，共形成5队。另外，100个光伏组串也可以分为包括不同数目的光伏组串的集合，例如还是分为2个集合，其中第一集合包括40个光伏组串，第二集合包括60个光伏组串。继续将第一集合和第二集合进行组的划分，再配对。
第三种：所述偶数个光伏组串被分为M个集合，部分所述集合被分为子集合，所述每个子集合被分为偶数组，以及其余每个所述集合被分为偶数组。
第三种较第二种复杂，部分集合需要先分为子集合，然后子集合再分组。例如100个光伏组串，其中10个直接被分为两组。另外90个光伏组串分为3个集合，每个集合包括30个光伏组串，其中一个30个光伏组串再分为3个子集合，每个子集合包括10个光伏组串，对于10个光伏组串再继续分组。
以上仅是列举了三种分组方式，本申请实施例中不具体限定分组方式，只要最终是偶数组可以配对即可。并且也不限定每组包括的光伏组串数目。
方法实施例二：
IV曲线扫描时，变流器逐渐改变光伏组串的输出电压来检测并记录输出电流，需要扫描一个完整的周期，即除了图4所示的步骤以外还包括：所述IV曲线扫描过程中确定所述各个光伏组串的输出电压等于开路电压时，变更扫描方向为输出电压减小方向；还确定所述各个光伏组串的输出电压等于短路电压时，变更扫描方向为输出电压增大方向，直到判断所述各个光伏组串的输出电压与所述初始扫描点对应的输出电压相同且扫描方向与所述初始扫描方向相同时，则结束所述IV曲线扫描。所述进行IV曲线扫描，具体包括：
逐步改变所述光伏组串的输出电压，记录每个输出电压对应的输出电流，根据所述输出电压和对应的输出电流获得IV曲线。
下面介绍完整的IV曲线扫描过程。
参见图8，该图为本申请实施例提供的另一种IV曲线扫描方法流程图。
方法实施例一已经介绍了每队中的第一组和第二组的扫描方式，下面以每组中的任意一个光伏组串为例介绍其完整的IV曲线扫描过程。
S801：获取该光伏组串的初始扫描点的输出功率；
S802：获取该光伏组串的初始扫描方向；
S803：以所述初始扫描点的输出功率对应的输出电压为起点，按照所述初始扫描方向进行扫描，扫描过程中逐步改变该光伏组串的输出电压，并记录对应的输出电流；
S804：判断该光伏组串的输出电压是否等于其开路电压；如果是则执行S805；反之执行S806；
S805：将该光伏组串的扫描方向变更为输出电压减小方向；
S806：判断该光伏组串的输出电压是否等于短路电压，如果是则执行S807；反之执行S808。
S807：将该光伏组串的扫描方向变更为输出电压增大方向；
S808：该光伏组串的输出电压是否等于初始扫描点对应的输出电压且扫描方向与所述初始扫描方向相同，如果是则结束IV曲线扫描，如果否则保持扫描反向不变继续进行IV曲线扫描。
本实施例仅是以某串光伏组串为例进行的说明，确定初始扫描点以及初始扫描方向以后，可以开始进行IV曲线扫描，IV曲线扫描过程中对应很多工作点，记录光伏组串每个工作点的输出电压和输出电流，根据输出电压和输出电流拟合该光伏组串的IV曲线。
方法实施例三：
IV曲线扫描时，变流器逐渐改变光伏组串的输出电压来检测并记录输出电流，可以以固定电压变化率来改变光伏组串的输出电压，也可以以非固定电压变化率来改变光伏组串的输出电压。
本实施例中介绍每个IV曲线扫描区间以固定电压变化率来改变光伏组串的输出电压来进行IV曲线扫描，即逐步改变所述光伏组串的输出电压，具体为：
每个IV曲线扫描区间以固定扫描电压扫描步长逐步改变所述光伏组串的输出电压；所述IV曲线扫描区间包括：所述光伏组串的最大功率对应的电压与开路电压之间的电压区间，以及，所述光伏组串的最大功率对应的电压与短路电压之间的电压区间。
下面结合附图介绍IV曲线扫描区间。
参见图9，该图IV曲线示意图。
其中A点是开路电压对应的工作点，B点是最大输出功率对应的工作点，C点是短路电压对应的工作点。
假设，初始扫描点为A点，扫描方向为功率增大方向，即从A向B扫描，则A到B形成一个IV曲线扫描区间；从B向C扫描形成另一个IV曲线扫描区间。不同IV曲线扫描区间之间的电压变化率可以不同，但是，本实施例中同一个IV曲线扫描区间之间的电压变化率相同，即等电压差来变化输出电压。
为了使本领域技术人员方便理解该技术方案，下面以每组包括一个光伏组串为例进行介绍。第一组的光伏组串称为第一组串，第二组的光伏组串称为第二组串。
参见图10a和图10b第一组串IV曲线扫描对应的输出电压和输出功率波形图。
参见图11a和图11b第二组串IV曲线扫描对应的输出电压和输出功率波形图
步骤一：第一组串和第二组串分别对应的变流器控制对应的光伏组串处于I-V曲线扫描的初始扫描点；
由于每组只包括一个光伏组串，因此，控制第一组串将最大输出功率Pmax对应的电压点Vmp作为初始扫描点，如图10a中B点，该点功率为Pmax；第二组串则将开路电压点VOC作为初始扫描点，图10a中A点，该点功率为0；图10a中C点对应短路电压点VSC。
步骤二：获取第一组串和第二组串的I-V曲线扫描的初始扫描方向。
第一组串以B为初始扫描点，以输出功率减小对应的电压变化方向为初始扫描方向，即电压增大方向为初始扫描方向，而第二组串以A为初始扫描点，以输出功率增大对应的电压变化方向为初始扫描方向，即电压减小方向为初始方向。
步骤三：控制第一组串和第二组串执行I-V曲线扫描。
控制第一组串逐步向工作点A变化，控制第二组串逐步向工作点C变化，并同时记录途中各工作点对应的输出电流。
步骤四：判断各组串电压是否等于开路电压值VOC或等于短路电压值VSC。
当第一组串电压达到A点，即等于VOC时，将第一组串的电压变化方向设置为电压减小方向，即向B点折返。若第二组串电压达到B点，即等于Vmp时，不改变扫描方向，则电压继续减小，向C点变化。
步骤五，判断扫描是否已完成。
当第一组串沿着电压增大方向达到B点且第二组串达到A点时，扫描结束，否则按照当前扫描方向继续执行步骤三。
依据上述步骤，则第一组串的扫描路径为B—A—B—C—B，第二组串的扫描路径为A—B—C—B—A。
以第二组串为参考，设置第二组串在整个I-V扫描过程中，电压变化率保持恒定。
本实施例控制第一组串和第二组串在IV曲线扫描时输出功率进行互补，即第二组串运行到B点时，控制第一组串运行到A点，而当第二组串到C点时，第一组串运行到B点，以此类推，保证每当第二组串输出功率变化Pmax时，第一组串输出功率也变化Pmax。并且第一组串在各区间内的电压变化率保持不变。
图10a中，第一组串从B点运行到A点或从A点运行到B点，各IV曲线扫描区间内电压变化率保持不变。对比图10和图11，当第二组串位于A点(输出功率为0)时第一组串位于B点(输出功率为Pmax)，而第二组串位于B点时第一组串位于A点或C点，于是在以上几个工作点两个组串的总输出功率存在互补，这样可以降低总输出功率的波动。
对两个组串设置不同的I-V曲线扫描路径，使得两个组串进行IV曲线扫描过程中，任一组串输出最大功率的时刻对应另一组串输出零功率的时刻，从而减少两个组串总输出功率的波动。
方法实施例四：
以上实施例介绍的方法在每个IV曲线扫描区间内电压变化率保持恒定，可以称之为线性扫描。下面介绍在每个IV曲线扫描区间内电压变化率存在变化，可以称之为非线性扫描。下面继续以两组中每组包括一个光伏组串为例进行介绍。
为提升两个组串的输出功率互补的效果，对方法实施例三进行进一步改进，总体执行步骤也与方法实施例三相同，第二组串的运行方式与方法实施例三完全相同，具体波形如图11所示，而第一组串的扫描路径也与方法实施例三完全相同，只是在各IV曲线扫描区间内的电压扫描步长不固定，采用与第二组串输出功率互补的方法来调节第一组串的电压扫描步长。
以所述第二组为参考组，所述逐步改变所述光伏组串的输出电压，具体为：
将所述第一组与所述第二组的总输出功率Po与设定功率参考值Pref进行比较，获得功率比较结果；所述Pref为XPmax，其中X为所述参考组中的光伏组串数量，Pmax为所述参考组中单个光伏组串的最大功率；
根据所述功率比较结果调整电压扫描步长改变所述光伏组串的输出电压，以使所述Po与所述Pref保持一致。
每组中各个光伏组串的参数一致，例如最大功率理想情况下应该是相等的，如果存在波动，可能各个光伏组串之间的最大输出功率波动在预设范围内。
对于两组的总输出功率Po，可以通过第三方测量装置获得发送给第一组的变流器，也可以第二组的变流器直接将对应光伏组串的输出功率发送给第一组的变流器，第一组的变流器获得总输出功率Po。本实施例中不做具体限定。对于两组中每组包括一个光伏组串，则总输出功率为Pmax，即X＝1。
下面介绍具体第一组具体调节电压扫描步长，以与第二组的输出功率更好地互补，根据所述功率比较结果调整电压扫描步长改变所述光伏组串的输出电压，具体包括：
当Po大于Pref时，判断所述第一组中各个光伏组串的功率变化方向为增大，则减小所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；若所述功率变化方向为减小，则增大所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；
因为当Po大于Pref时且功率变化方向为增大，则需要功率增大变慢，或者暂停不增大，因此需要减小电压扫描步长，即使电压变化率减小。通过直接调节输出电压来简介调节输出功率。
当Po小于Pref时，判断所述第一组中各个光伏组串的功率变化方向为增大，则增大所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；若所述功率变化方向为减小，则减小所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；
当Po等于Pref时，则保持所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长保持不变。
同理，也可以以第一组为参考组，第二组对应的变流器逐步改变第二组的输出电压，进而与第一组的输出功率更好地互补，减少总功率的波动。
对比图12a、12b和图10a和图10b，可以看出本实施例中第一组串电压变化率并不固定，随时间变化呈现弧形特征，但是图12所示第一组串功率变化与图11b所示第二组串功率变化互补性更好。将不同实施例的总功率波形进行对比，如图13所示。
两个组串若都采用传统的IV曲线扫描方式，即采用相同的扫描路径，则两个组串的输出功率都如图11b中所示，此时总输出功率对应图13中线11所示的非互补检测方法。方法实施例三中两个组串总输出功率对应图13中线22所示的线性互补检测方法，而方法实施例四中的总输出功率对应图13中线33所示的非线性互补检测方法。
虽然以上方法均能够实现在同一单位检测时间内对两个独立组串进行完整的IV曲线扫描(即包括从A点到C点的往返电压工作点路径)，但是现有非互补检测方法中功率波动非常大，为两个组串各自最大功率之和。而采用了方法实施例三的方法，能够一定程度上抑制总功率波动，其功率峰峰值为非互补检测方法的27％。而采用方法实施例四的方法基本能够消除总功率波动，其总功率峰峰值仅为非互补检测方法的4％，效果最显著。
需要说明的是，以上图10a-图13的横坐标均为时间。
以上实施例提供的方法能够保证在任一时间由于IV曲线扫描引起功率上升的光伏组串与功率下降的光伏组串的数量相同，使得部分光伏组串功率上升的趋势与其它组串功率下降的趋势相互补偿，从而减小总输出功率的波动，避免引起发光发电系统的供需失衡，保证光伏发电系统的安全稳定运行。并且，电站的所有光伏组串无需分批扫描，所以可以避免由于天气变化对于不同光伏组串IV曲线扫描数据的影响，提升IV曲线扫描数据的精确度。
变流器实施例：
基于以上实施例提供的一种光伏组串的电流电压曲线扫描方法，本申请实施例还提供一种变流器，下面结合附图进行详细介绍。
参见图14，该图为本申请实施例提供的一种变流器与光伏组串的连接示意图。
本实施例中每个变流器的输入端连接一个光伏组串，所述变流器用于控制连接的所述光伏组串的输出电压；所述光伏发电系统包括偶数个光伏组串，且所述偶数个光伏组串被分为偶数组，所述偶数组两两配对组队，每队包括：第一组和第二组；如图14所述，仅示意一队对应的两个变流器：第一变流器201和第二变流器202；所述第一组101对应第一变流器，所述第二组102对应第二变流器202；其中第一组101和第二组102中包括相同数目的光伏组串，可以为多个光伏组串，也可以为一个光伏组串。
所述第一变流器201，用于获取所述第一组101中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率；所述第一组101中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次减小；所述第一变流器从所述第一组101的初始扫描点的输出功率对应的输出电压开始依照所述第一组101的初始扫描方向对所述第一组101进行电流电压IV曲线扫描；
所述第二变流器202，用于获取所述第二组102中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率；所述第二组102中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次增大；所述第二变流器从所述第二组102的初始扫描点的输出功率对应的输出电压开始依照所述第二组102的初始扫描方向对所述第二组102进行电流电压IV曲线扫描；所述IV曲线扫描过程中保持所述第一组101和第二组102的输出功率互补。
其中变流器和光伏组串是一对一的关系，包括：变流器的输入端连接的光伏组串是一个单独的光伏组串，或者，变流器的输入端连接的是一个等效组串，其中等效组串可以是多个并联在一起的光伏组串。即如果多个光伏组串并联在一起连接同一个变流器，则多个并联在一起的光伏组串等效为本申请实施例中的一个光伏组串。
以上仅是确定了初始扫描点和初始扫描方向，但是整个扫描过程中需要保持两组的输出功率互补，即尽量保持稳定的输出功率，减少输出功率的波动。
IV曲线需要扫描如图3所示的多个工作点的电压和电流，进而根据输出电压和输出电流拟合IV曲线，根据拟合的IV曲线判断光伏组串是否正常。
每队中的两个变流器可以同时对其对应的组进行IV曲线扫描，但是两组光伏组串的扫描起始点不相同，即初始扫描点不同，且两组光伏组串的初始扫描方向也不同。其中，第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次减小，第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次增大；且第一组的初始扫描方向为输出功率减小对应的输出电压变化方向，第二组的初始扫描方向为输出功率增大对应的输出电压变化方向。这样设置是为了保证两组光伏组串在IV曲线扫描过程中，两组的输出功率互补，即总输出功率波动较小，这样可以使整个光伏发电系统处于稳定的工作状态。以上技术方案，可以使光伏发电系统的所有光伏组串同时进行IV曲线扫描，不必分批进行，因此不同光伏组串之间不存在时间间隔，进而不存在由于时间间隔引起的测量误差。而且在IV曲线扫描时，将光伏组串进行分组配对，只要保证每队内的两组之间功率互补，即组内波动较小，则可以保证光伏发电系统的总输出功率波动较小。
IV曲线扫描时，变流器逐渐改变光伏组串的输出电压来检测并记录输出电流，需要扫描一个完整的周期，因此，所述第一变流器和第二变流器，还用于在所述IV曲线扫描过程中确定所述各个光伏组串的输出电压等于开路电压时，变更扫描方向为输出电压减小方向；还确定所述各个光伏组串的输出电压等于短路电压时，变更扫描方向为输出电压增大方向，直到判断所述各个光伏组串的输出电压与所述初始扫描点对应的输出电压相同且扫描方向与所述初始扫描方向相同时，则结束所述IV曲线扫描；
所述第一变流器和第二变流器进行IV曲线扫描，具体包括：
逐步改变所述光伏组串的输出电压，记录每个输出电压对应的输出电流，根据所述输出电压和对应的输出电流获得IV曲线。
IV曲线扫描时，变流器逐渐改变光伏组串的输出电压来检测并记录输出电流，可以以固定电压变化率来改变光伏组串的输出电压，也可以以非固定电压变化率来改变光伏组串的输出电压。
本实施例中介绍每个IV曲线扫描区间以固定电压变化率来改变光伏组串的输出电压来进行IV曲线扫描，即，所述第一变流器和第二变流器逐步改变所述光伏组串的输出电压，具体为：每个IV曲线扫描区间以固定扫描电压扫描步长逐步改变所述光伏组串的输出电压；所述IV曲线扫描区间包括：所述光伏组串的最大功率对应的电压与开路电压之间的电压区间，以及，所述光伏组串的最大功率对应的电压与短路电压之间的电压区间。
以上实施例介绍的在每个IV曲线扫描区间内电压变化率保持恒定，可以称之为线性扫描。下面介绍在每个IV曲线扫描区间内电压变化率存在变化，可以称之为非线性扫描。下面继续以两组中每组包括一个光伏组串为例进行介绍。
为提升两个组串的输出功率互补的效果，在各IV曲线扫描区间内的电压扫描步长不固定，采用与第二组串输出功率互补的方式来调节第一组串的电压扫描步长。
以所述第二组为参考组，所述第一变流器逐步改变所述光伏组串的输出电压，具体为：
将所述第一组与所述第二组的总输出功率Po与设定功率参考值Pref进行比较，获得功率比较结果；所述Pref为XPmax，其中X为所述参考组中的光伏组串数量，Pmax为所述参考组中单个光伏组串的最大功率；
根据所述功率比较结果调整电压扫描步长改变所述光伏组串的输出电压，以使所述Po与所述Pref保持一致。
同理，也可以以第一组为参考组，第二变流器逐步改变自身对应光伏组串的输出电压，进而与第一组的输出功率更好地互补，减少总功率的波动。
所述第一变流器根据所述功率比较结果调整电压扫描步长改变所述光伏组串的输出电压，具体包括：
当Po大于Pref时，判断所述第一组中各个光伏组串的功率变化方向为增大，则减小所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；若所述功率变化方向为减小，则增大所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；
当Po小于Pref时，判断所述第一组中各个光伏组串的功率变化方向为增大，则增大所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；若所述功率变化方向为减小，则减小所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；
当Po等于Pref时，则保持所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长保持不变。
光伏组串的具体分组情况可以参见方法实施例一的描述，在此不再赘述。
例如，所述偶数个光伏组串为2N个光伏组串；所述2N个光伏组串被分为所述第一组和第二组，且所述第一组和第二组均包括N个光伏组串。
所述2N个光伏组串被分为所述第一组和第二组时，所述第一变流器确定所述第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率分别为：
Figure BDA0001857304480000161
所述第二变流器确定所述第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率分别为：
Figure BDA0001857304480000162
其中Pmax为各个所述光伏组串对应的最大输出功率。
为了保证输出功率互补的效果，对于各光伏组串的扫描时间间隔做一定要求，具体为，控制某光伏组串功率变化量绝对值等于Pmax/N的同时，其它光伏组串输出功率变化量的绝对值也等于Pmax/N。N为每组包括的光伏组串的数目。
需要说明的是，以上实施例所述的变流器可以为DC-DC变流器，也可以为DC-AC变流器(即逆变器)。由于本申请实施例中不具体限定变流器输出端的连接关系。下面具体说明几种变流器输出端的连接关系。
第一种：变流器的输出端口为直流并联，如图15所示。
第一变流器201和第二变流器202的输出端口直流并联在同一直流母线上，若该直流母线上还有其它类型负荷或电源，则该产品实现为直流电网的一部分，若该直流母线上没有其它类型的负荷或电源，而是通过一个并网逆变器与交流电网相连，则该产品实现对应为组串式光伏逆变器的一部分。
第二种：变流器的输出端口为直流串联，如图16所示。
第一变流器201和第二变流器202的输出端口直流串联在同一直流母线上，再通过一个并网逆变器与交流电网相连，则该产品实现对应为集中式逆变器应用场景，此时变流器为光伏优化器。
第三种：变流器的输出端口为交流并联，如图17所示。
第一变流器201和第二变流器202的输出端口并联在同一交流母线上，则该产品实现对应为光伏微型逆变器(Micro inverter)应用场景。
第四种：变流器的输出端口为交流串联，如图18所示。
第一变流器201和第二变流器202的输出端口并联在同一交流母线上，则该产品实现对应为模块化多电平变流器(Modular Multi-Level Converter，MMC)应用场景。
图15和图16中的变流器为DC-DC，图17和图18中的变流器为DC-AC。
由于光伏组串输出的是直流电，因此，变流器的输入端为直流特性，具有正极端口和负极端口。
下面结合附图介绍变流器的内部结构。每个变流器的内部结构类似，工作原理也相同，在此仅以一个变流器为例进行介绍。
参见图19，该图为本申请实施例提供的变流器的内部示意图。
变流器200包括：控制器200a、电流采样电路200b、电压采样电路200c、和硬件电路200d。
电流采样电路200b和电压采样电路200c分别用于将采集光伏组串的输出电流和输出电压，并将其转换为控制器200a可以处理的信号。
硬件电路200d包括电容、电感以及半导体开关器件等，用于传输功率。
控制器200a用于执行以上方法实施例中的步骤。另外还根据电压参考值以及采样获得的电流和电压，通过设定的控制环路产生驱动信号，用以驱动硬件电路200d中的半导体开关器件处于开通或关断状态。
控制器200a的控制目标是使得光伏组串的输出电压等于电压参考值，并具备记录光伏组串的输出电压和输出电流的功能。
本实施例每队的变流器，可以同时控制两组光伏组串进行IV曲线扫描，而且控制两组光伏组串的输出功率一组向功率增大方向，另一组向功率减小方向，进而降低该队总输出功率的波动。整个电站的所有变流器都配对组队，同时控制对应的光伏组串进行IV曲线扫描，因此不存在扫描时间间隔，进而不会因为扫描时间间隔造成检测精度较低。
光伏发电系统实施例：
基于以上实施例提供的光伏组串的电流电压曲线扫描方法和变流器，本申请实施例还提供一种光伏发电系统，下面结合附图进行详细说明。
参见图20，该图为本申请实施例提供的光伏发电系统示意图。
本实施例提供的光伏发电系统，包括以上实施例所述的变流器，还包括：光伏组串；
所述光伏组串，用于将太阳能转换为直流电能；
所述变流器，用于将所述直流电能进行电能变换输送给后级设备。
如图20所示，以四个光伏组串100a-100d为例进行介绍，每个光伏组串对应一个变流器，分别对应变流器201-变流器204。
光伏组串100a和光伏组串100b配对为一队，即对应的变流器201和变流器202配对为一队。同理，光伏组串100c和光伏组串100d配对为一队，即对应的变流器203和变流器204配对为一队。
当变流器为DC-DC时，后续为交流电网时，变流器连接的后级设备为逆变器，需要逆变器将直流电逆变为交流电后反馈给交流电网。当后续为直流电网时，变流器可以直接连接直流电网。
当变流器为DC-AC时，后续为交流电网时，对应的后级设备可以为变压器。
本申请实施例提供的光伏发电系统，可以使所有光伏组串同时进行IV曲线扫描，将光伏组串分为偶数组，两两配对组队，每队的控制方式相同。每队中的两组以不同的初始扫描点开始扫描，而且两组的初始扫描方向也不同，两组以输出功率变化相反的方向进行扫描。即一组的输出功率增大，另一组的输出功率减小，从而使两组在IV曲线扫描过程中保持输出功率互补，进而使两组的总输出功率波动尽量小。该系统能够使电站的所有光伏组串同时进行IV曲线扫描，不存在扫描时间间隔，因此不会受天气环境的影响，因此，获得IV曲线比较精确。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (18)

1.一种光伏组串的电流电压曲线扫描方法，其特征在于，应用于光伏发电系统的变流器，每个所述变流器的输入端连接一个光伏组串，所述变流器用于控制连接的所述光伏组串的输出电压；
该方法包括：
获取第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率，以及获取第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率；
控制所述第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次减小，控制所述第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次增大；所述第一组中各个光伏组串的初始扫描方向为输出功率减小对应的输出电压变化方向，所述第二组中各个光伏组串的初始扫描方向为输出功率增大对应的输出电压变化方向；
从所述第一组的初始扫描点的输出功率对应的输出电压开始依照所述第一组的初始扫描方向对所述第一组进行电流电压IV曲线扫描；从所述第二组的初始扫描点的输出功率对应的输出电压开始依照所述第二组的初始扫描方向对所述第二组进行电流电压IV曲线扫描；所述IV曲线扫描过程中保持所述第一组和第二组的输出功率互补。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在所述IV曲线扫描过程中所述各个光伏组串的输出电压等于开路电压时，变更扫描方向为输出电压减小方向；在所述各个光伏组串的输出电压等于短路电压时，变更扫描方向为输出电压增大方向，直到在所述各个光伏组串的输出电压与所述初始扫描点对应的输出电压相同且扫描方向与所述初始扫描方向相同时，则结束所述IV曲线扫描；
所述进行IV曲线扫描，具体包括：
逐步改变所述光伏组串的输出电压，记录每个输出电压对应的输出电流，根据所述输出电压和对应的输出电流获得IV曲线。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述逐步改变所述光伏组串的输出电压，具体为：
每个IV曲线扫描区间以固定扫描电压扫描步长逐步改变所述光伏组串的输出电压；所述IV曲线扫描区间包括：所述光伏组串的最大功率对应的电压与开路电压之间的电压区间，以及，所述光伏组串的最大功率对应的电压与短路电压之间的电压区间。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，以所述第二组为参考组，所述逐步改变所述光伏组串的输出电压，具体为：
将所述第一组与所述第二组的总输出功率Po与设定功率参考值Pref进行比较，获得功率比较结果；所述Pref为XPmax，其中X为所述参考组中的光伏组串数量，Pmax为所述参考组中单个光伏组串的最大功率；
根据所述功率比较结果调整电压扫描步长改变所述光伏组串的输出电压，以使所述Po与所述Pref保持一致。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述功率比较结果调整电压扫描步长改变所述光伏组串的输出电压，具体包括：
当Po大于Pref时，判断所述第一组中各个光伏组串的功率变化方向为增大，则减小所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；若所述功率变化方向为减小，则增大所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；
当Po小于Pref时，判断所述第一组中各个光伏组串的功率变化方向为增大，则增大所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；若所述功率变化方向为减小，则减小所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；
当Po等于Pref时，则保持所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长保持不变。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述光伏发电系统包括偶数个光伏组串，所述偶数个光伏组串为2N个光伏组串；所述2N个光伏组串被分为所述第一组和第二组，且所述第一组和第二组均包括N个光伏组串。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获取所述第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率，以及获取所述第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率，具体为：
获取所述第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率分别为：
Figure FDA0001857304470000021
Figure FDA0001857304470000022
以及获取所述第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率分别为：
Figure FDA0001857304470000023
其中Pmax为各个所述光伏组串对应的最大输出功率。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述光伏发电系统包括偶数个光伏组串，所述偶数个光伏组串被分为M个集合，所述每个集合被分为偶数组。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述光伏发电系统包括偶数个光伏组串，所述偶数个光伏组串被分为M个集合，部分所述集合被分为子集合，所述每个子集合被分为偶数组，以及其余每个所述集合被分为偶数组。
10.一种变流器，其特征在于，每个所述变流器的输入端连接一个光伏组串，所述变流器用于控制连接的所述光伏组串的输出电压；所述光伏组串包括：第一组和第二组；所述第一组对应第一变流器，所述第二组对应第二变流器；
所述第一变流器，用于获取所述第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率；控制所述第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次减小；从所述第一组的初始扫描点的输出功率对应的输出电压开始依照所述第一组的初始扫描方向对所述第一组进行电流电压IV曲线扫描；
所述第二变流器，用于获取所述第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率；控制所述第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率依次增大；从所述第二组的初始扫描点的输出功率对应的输出电压开始依照所述第二组的初始扫描方向对所述第二组进行电流电压IV曲线扫描；所述IV曲线扫描过程中保持所述第一组和第二组的输出功率互补。
11.根据权利要求10所述的变流器，其特征在于，所述第一变流器和第二变流器，还用于所述IV曲线扫描过程中在所述各个光伏组串的输出电压等于开路电压时，变更扫描方向为输出电压减小方向；还在所述各个光伏组串的输出电压等于短路电压时，变更扫描方向为输出电压增大方向，直到在所述各个光伏组串的输出电压与所述初始扫描点对应的输出电压相同且扫描方向与所述初始扫描方向相同时，则结束所述IV曲线扫描；
所述第一变流器和第二变流器进行IV曲线扫描，具体包括：
逐步改变所述光伏组串的输出电压，记录每个输出电压对应的输出电流，根据所述输出电压和对应的输出电流获得IV曲线。
12.根据权利要求10所述的变流器，其特征在于，所述第一变流器和第二变流器逐步改变所述光伏组串的输出电压，具体为：每个IV曲线扫描区间以固定扫描电压扫描步长逐步改变所述光伏组串的输出电压；所述IV曲线扫描区间包括：所述光伏组串的最大功率对应的电压与开路电压之间的电压区间，以及，所述光伏组串的最大功率对应的电压与短路电压之间的电压区间。
13.根据权利要求10所述的变流器，其特征在于，以所述第二组为参考组，所述第一变流器逐步改变所述光伏组串的输出电压，具体为：
将所述第一组与所述第二组的总输出功率Po与设定功率参考值Pref进行比较，获得功率比较结果；所述Pref为XPmax，其中X为所述参考组中的光伏组串数量，Pmax为所述参考组中单个光伏组串的最大功率；
根据所述功率比较结果调整电压扫描步长改变所述光伏组串的输出电压，以使所述Po与所述Pref保持一致。
14.根据权利要求13所述的变流器，其特征在于，所述第一变流器根据所述功率比较结果调整电压扫描步长改变所述光伏组串的输出电压，具体包括：
当Po大于Pref时，判断所述第一组中各个光伏组串的功率变化方向为增大，则减小所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；若所述功率变化方向为减小，则增大所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；
当Po小于Pref时，判断所述第一组中各个光伏组串的功率变化方向为增大，则增大所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；若所述功率变化方向为减小，则减小所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长；
当Po等于Pref时，则保持所述第一组中各个光伏组串的电压扫描步长保持不变。
15.根据权利要求10或11所述的变流器，其特征在于，所述光伏发电系统包括偶数个光伏组串，所述偶数个光伏组串为2N个光伏组串；所述2N个光伏组串被分为所述第一组和第二组，且所述第一组和第二组均包括N个光伏组串。
16.根据权利要求15所述的变流器，其特征在于，所述第一变流器获取所述第一组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率分别为：
Figure FDA0001857304470000041
所述第二变流器获取所述第二组中各个光伏组串的初始扫描点的输出功率分别为：
Figure FDA0001857304470000042
其中Pmax为各个所述光伏组串对应的最大输出功率。
17.根据权利要求10所述的变流器，其特征在于，所述第一变流器和第二变流器均为以下任意一种：
直流-直流变流器和直流-交流变流器。
18.一种光伏发电系统，其特征在于，包括权利要求10-17任一项所述的变流器，还包括：光伏组串；
所述光伏组串，用于将太阳能转换为直流电能；
所述变流器，用于将所述直流电能进行电能变换输送给后级设备。
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