CN112217475A - 一种iv曲线的扫描方法和光储系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种IV曲线的扫描方法和光储系统。该IV曲线的扫描方法，应用于在自身逆变电路的直流母线处耦合储能单元的光储系统，并且，在该光储系统中，逆变电路的前级具有升压单元。该IV曲线的扫描方法，在对光伏阵列进行IV扫描时，监测升压单元的特征参数，并判断该特征参数是否处于升压单元的发热范围；若该特征参数处于升压单元的发热范围，则控制该储能单元充电，使直流母线的电压降低，从而使得该升压单元的控制信号的占控比降低，进而降低了该升压单元中开关管的热应力；因此，升压单元所在设备不会进入保护状态，也不会限制功率和停止扫描，进而实现了光伏低压段下IV曲线的扫描。

Description

一种IV曲线的扫描方法和光储系统

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种IV曲线的扫描方法和光储系统。

背景技术

光伏逆变系统在设计时，其逆变器通常如图1所示，具有Boost升压电路，则在对自身连接的光伏组串进行IV扫描时，即动态改变光伏组串的负载大小，以得到一组I、V数据时，随着光伏组串输出电压的不断降低(假设扫描过程从光伏组串开路开始，到光伏组串短路为止)，Boost升压电路控制信号的占空比逐渐增大，电流也不断提高，Boost升压电路中的主开关管承受的热应力可能会超过其设计的承受能力，从而使得Boost升压电路所在逆变器进入保护状态、限制功率或停止扫描，进而使得扫描得到的IV曲线如图2所示，在低压段，即光伏组串的输出电压低于某一电压值的区间内，IV曲线缺失。

因此，如何实现光伏低压段的IV曲线扫描即为当下亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种IV曲线的扫描方法和光储系统，以实现光伏低压段的IV曲线扫描。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本申请一方面提供一种IV曲线的扫描方法，应用于在自身逆变电路的直流母线处耦合有储能单元的光储系统，并且，所述逆变电路的前级具有升压单元；所述IV曲线的扫描方法，包括：

在对所述光储系统的光伏阵列进行IV扫描时，监测所述升压单元的特征参数；

判断所述特征参数是否处于所述升压单元的发热范围；

若所述特征参数处于所述发热范围，则控制所述储能单元充电，使所述直流母线的电压降低。

可选的，所述特征参数为以下任意一种：输入电压、输入输出电压比值及控制信号占空比。

可选的，若所述特征参数为所述输入电压，则判断所述特征参数是否处于所述升压单元的发热范围，包括：

判断所述输入电压是否小于等于预设电压；

若所述输入电压小于等于所述预设电压，则判定所述特征参数处于所述发热范围。

可选的，若所述特征参数为所述输入输出电压比值，则判断所述特征参数是否处于所述升压单元的发热范围，包括：

判断所述输入输出电压比值是否小于等于预设比值；

若所述输入输出电压比值小于等于所述预设比值，则判定所述特征参数处于所述发热范围。

可选的，若所述特征参数为所述控制信号占空比时，则判断所述特征参数是否处于所述升压单元的发热范围，包括：

判断所述控制信号占空比是否大于等于预设占空比；

若所述控制信号占空比大于等于所述预设占空比，则判定所述特征参数处于所述发热范围。

可选的，控制所述储能单元充电，使所述直流母线的电压降低，包括：

以将所述直流母线的电压降低至目标电压为目标，控制所述储能单元充电。

可选的，所述目标电压为：所述升压单元的输入电压与电压调整量之和。

可选的，所述电压调整量的取值范围为[0，100]。

可选的，所述目标电压为离散的多个固定取值。

可选的，所述目标电压的取值下限为所述储能单元的最低充电电压。

可选的，以将所述直流母线的电压降低至目标电压为目标，控制所述储能单元充电，包括：

控制所述储能单元以预设速率增加充电功率，以将所述直流母线的电压平滑降低至所述目标电压。

可选的，在对所述光储系统的光伏阵列进行IV扫描前，还包括：

判断所述储能单元的剩余存储电量是否满足对所述光伏阵列进行IV扫描的需求；

若所述储能单元的剩余存储电量不满足对所述光伏阵列进行IV扫描的需求，则控制所述储能单元放电，直到所述储能单元的剩余存储电量满足对所述光储系统进行IV扫描的需求后，再对所述光储系统的光伏阵列进行IV扫描。

可选的，在控制所述储能单元充电，使所述直流母线的电压降低的同时，还包括：

判断所述直流母线的电压是否低于并网电压要求的下限值；

若所述直流母线的电压低于所述并网电压要求的下限值，则控制所述光储系统的逆变电路停止并网和IV扫描，并控制所述储能单元中的储能变换器继续对所述光储系统的光伏阵列进行IV扫描。

可选的，在对所述光储系统的光伏阵列进行IV扫描的过程中，所述光伏阵列的电能负载为：所述光储系统的逆变电路，和/或，所述储能单元中的储能变换器。

可选的，所述IV扫描的方向为：

从所述光伏阵列的短路状态扫描到所述光伏阵列的开路状态；或者，

从所述开路状态扫描到所述短路状态；又或者，

从所述开路状态与所述短路状态之间的中间状态，分别向两边扫描。

本申请另一方面提供一种光储系统，包括：光伏阵列、储能单元、逆变电路、控制器和至少一个升压单元；其中：

所述逆变电路的直流侧与直流母线相连，所述逆变电路的交流侧与电网相连；

所述直流母线通过各个所述升压单元接收所述光伏阵列的电能；

所述储能单元耦合于所述直流母线处；

所述控制器分别与所述升压单元、所述储能单元和所述逆变电路相连；

所述控制器用于执行本申请上一方面任一项所述的IV曲线的扫描方法。

可选的，所述逆变电路为集中式逆变器的主电路。

可选的，所述逆变电路和各个所述升压单元为组串式逆变器的主电路。

可选的，所述逆变电路和各个升压单元为集散式逆变器的主电路，各个所述升压单元作为所述集散式逆变器中的MPPT控制器。

可选的，所述储能单元包括：电池系统和储能变换器；

所述电池系统通过所述储能变换器与所述直流母线相连。

可选的，所述逆变电路、所述控制器、所述储能变换器以及各个所述升压单元集成为光储一体机。

可选的，所述控制器为独立设置的系统控制器，或者，集成于所述逆变电路所在设备或所述储能变换器内部。

可选的，所述控制器为所述逆变电路所在设备的内部控制器和/或所述储能变换器的内部控制器。

可选的，所述光伏阵列的配置功率与所述逆变电路交流输出的额定功率之比大于1。

由上述技术方案可知，本发明提供了一种IV曲线的扫描方法，应用于在自身逆变电路的直流母线处耦合储能单元的光储系统，并且，在该光储系统中，逆变电路的前级具有升压单元。该IV曲线的扫描方法，在对光伏阵列进行IV扫描时，监测升压单元的特征参数，并判断该特征参数是否处于升压单元的发热范围；若该特征参数处于升压单元的发热范围，则控制该储能单元充电，使直流母线的电压降低，从而使得该升压单元的控制信号的占控比降低，进而降低了该升压单元中开关管的热应力；因此，升压单元所在设备不会进入保护状态，也不会限制功率和停止扫描，进而实现了光伏低压段的IV曲线扫描。

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为逆变器采用组串式逆变器的光伏逆变系统的主电路的电路示意图；

图2为图1所示的现有技术的光伏阵列的IV曲线；

图3为本申请实施例提供的IV曲线的扫描方法的流程示意图；

图4a、图4b和图4c分别为IV扫描方向的三种示意图；

图5-图7分别为本申请实施例提供的IV曲线的扫描方法的三种实施方式的流程示意图；

图8-图10分别为本申请实施例提供的目标电压的三种实施方式的示意图；

图11和图12分别为本申请实施例提供的IV曲线的扫描方法的另两种实施方式的流程示意图；

图13为本申请实施例提供的光储系统的结构示意图；

图14为实际应用中采用集中式逆变器的主电路的光储系统的结构示意图；

图15为实际应用中采用光储一体机的光储系统的结构示意图；

图16为超配下的光伏发电功率曲线与常规光伏发电功率曲线的对比示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请中，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。

在现有技术中，图1为逆变器采用组串式逆变器的光伏逆变系统的主电路，在该主电路中，光伏阵列包括至少两个光伏组串01，每个光伏组串01或多个并联连接的光伏组串01先经过对应的Boost升压电路02，再与逆变电路DC/AC的直流侧相连，而逆变电路DC/AC的交流侧分别通过三个输出电感Lg与三相负载或电源E相连。

在采用上述主电路的光伏逆变系统进行IV扫描时，随着光伏阵列中光伏组串的输出电压的不断降低，该光伏逆变系统的IV扫描曲线，会因自身Boost升压电路02所在设备，比如逆变器，进入保护状态而不完整，因此，为了实现光伏低压段的IV曲线扫描，本申请实施例提供一种IV曲线的扫描方法，应用于图13所示的光储系统，在该光储系统中，逆变电路的直流侧与直流母线相连，直流母线通过各个升压单元(即前文提到的Boost升压电路)接收光伏阵列的电能；逆变电路的交流侧直接或间接与电网相连；储能单元耦合于直流母线处，控制器的输出端分别与升压单元、逆变电路以及储能单元的控制端相连。

该IV曲线的扫描方法的流程如图3所示，具体包括以下步骤：

S110、在对光储系统进行IV扫描时，监测升压单元的特征参数。

由背景技术可知，对光储系统进行IV扫描，具体为：通过动态改变该光伏阵列的负载大小，得到一组IV数据，从而可以得到该光储系统的IV曲线。

其中，通常由逆变电路对该光储系统的光伏阵列进行IV扫描，并且逆变电路还可以通过并网来作为该光储系统的输出负载，用以转移该光伏阵列的输出。

其次，在对该光储系统的光伏阵列进行IV扫描的过程中，其扫描方向不固定，可以为：如图4a所示，从光伏阵列的开路状态扫描到光伏阵列的短路状态，即a→b→c→d；也可以为：如图4b所示，从光伏阵列的短路状态扫描到光伏阵列的开路状态，即d→c→b→a；还可以为：如图4c所示，从光伏阵列的最大功率点处向两侧扫描，即e→b→a，e→c→d。

上述仅为IV扫描的三种优选实施方式，在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，比如，从光伏阵列的开路状态与短路状态之间的任意中间状态，分别向两边扫描，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

另外，升压单元的特征参数可以表征升压单元的发热情况，并且升压单元中的主要发热源为开关管，所以通过监测升压单元的特征参数便可监测升压单元中开关管的发热情况。

S120、判断升压单元的特征参数是否处于升压单元的发热范围。

其中，升压单元的发热范围为：升压单元内的开关管发热严重，比如该发展趋势下即将导致发热保护、限制功率或者停止扫描时，特征参数所处的范围，所以对升压单元的特征参数是否处于升压单元的发热范围进行判断，等同于在判断升压单元中开关管的发热情况是否严重。

因此，若升压单元的特征参数处于自身的发热范围，即表明升压单元中的开关管的发热情况严重，则执行步骤S130；若升压单元的特征参数不处于自身的发热范围，即表明升压单元中的开关管的发热情况不严重，则返回执行步骤S120。

S130、控制储能单元充电，使直流母线的电压降低。

其中，控制储能单元充电，即为：将储能单元也作为该光储系统的输出负载，转移该光伏阵列的输出；而随着储能单元作为该光储系统的输出负载，该光储系统的输出负载也随之增加，从而使得该光储系统直流母线处对外输出的总电流增加，进而使得直流母线的电压降低。

因为此时升压单元的输入电压没变，所以直流母线的电压降低，使得升压单元的输入输出比值增大、升压单元中开关管的控制信号的占空比减小，进而使得升压单元中的开关管的开关频率降低，即使得开关管的热应力降低，因此使得升压单元中的开关管可以安全工作，即不会因升压单元中的开关管发热情况严重，而使升压单元所在设备，比如逆变器或者其前级的独立变换器，进入保护状态，也不会限制功率和停止扫描，所以能够完成对该光储系统光伏阵列低压段的IV扫描。

由上述实施例可知，通过在升压单元的特征参数处于自身的发热范围时，控制储能单元充电使直流母线的电压降低，即可获得光伏低压段的IV曲线；而在实际应用中，升压单元的特征参数可以为自身输入电压、输入输出电压比值以及控制信号占空比中的任意一种；并且，随着特征参数不同，其所对应的升压单元的发热范围也不尽相同，本申请另一实施例提供步骤S120的一种实施方式，适用于升压单元的特征参数为自身的输入电压的情况，该实施方式的流程如图5所示，具体包括以下步骤：

S210、判断升压单元的输入电压是否小于等于预设电压。

其中，预设电压即为升压单元的输入电压的阈值，比如一个大于等于低压段上限值的值，若升压单元的输入电压小于等于自身阈值，则表明升压单元中的开关管的发热情况严重或者即将严重；若升压单元的输入电压大于自身阈值，则表明升压单元中的开关管的发热情况不严重。

因此，若升压单元的输入电压小于等于预设电压，则执行步骤S220；若升压单元的输入电压大于预设电压，则执行步骤S230。

S220、判定升压单元的特征参数处于自身的发热范围。

S230、判定升压单元的特征参数不处于自身的发热范围。

本实施例还提供步骤S120的另一种实施方式，适用于升压单元的特征参数为自身输入输出电压比值的情况，该实施方式的流程如图6所示，具体包括以下步骤：

S310、判断升压单元的输入输出电压比值是否小于等于预设比值。

其中，预设比值即为升压单元的输入输出电压比值的阈值，若升压单元的输入输出电压比值小于等于自身阈值，则表明升压单元中的开关管的发热情况严重或者即将严重；若升压单元的输入输出电压比值大于自身阈值，则表明升压单元中的开关管的发热情况不严重。

因此，若升压单元的输入输出电压比值小于等于预设比值，则执行步骤S320；若升压单元的输入输出电压比值大于预设比值，则执行步骤S330。

需要说明的是，输入输出电压比值是根据该光伏阵列处于低压段时升压单元的输入输出电压比值进行设定的，与上一情况类似，其具体取值可视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

S320、判定升压单元的特征参数处于自身的发热范围。

S330、判定升压单元的特征参数不处于自身的发热范围。

本实施例还提供步骤S120的再一种实施方式，适用于升压单元的特征参数为自身控制信号占空比的情况，该实施方式的流程如图7所示，具体包括以下步骤：

S410、判断升压单元的控制信号占空比是否大于等于预设占空比。

其中，预设占空比即为升压单元的控制信号占空比的阈值，若升压单元的控制信号占空比大于等于自身阈值，则表明升压单元中的开关管的发热情况严重或者即将严重；若升压单元的控制信号占空比小于自身阈值，则表明升压单元中的开关管的发热情况不严重。

因此，若升压单元的控制信号占空比大于等于预设占空比，则执行步骤S420；若升压单元的控制信号占空比小于预设占空比，则执行步骤S430。

需要说明的是，预设占空比是根据该光伏阵列处于低压段时升压单元的控制信号占空比进行设定的，与上述情况类似，其具体取值可视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

S420、判定升压单元的特征参数处于自身的发热范围。

S430、判定升压单元的特征参数不处于自身的发热范围。

当然，该升压单元的特征参数还可以是自身输入电压、输入输出电压比值以及控制信号占空比中的两种或三种组合，此时需要与各自对应的调整发热范围进行比较判断即可；实际应用中，该升压单元的特征参数也可以是其他能够表征升压单元开关管发热程度的参数，比如直接或间接的温度采集值等，均在本申请的保护范围内。

由上述实施例可知，通过在升压单元的特征参数处于自身的发热范围时，控制储能单元充电使直流母线的电压降低，即可获得光伏低压段的IV曲线；而在实际应用中，步骤S130可以具体为：以将直流母线的电压降低至目标电压为目标，控制储能单元充电。

其中，目标电压可以为：升压单元的输入电压与电压调整量之和；以图8中所示的直流母线的电压Ubus与升压单元的输入电压Upv的控制曲线对此进行说明，具体为：

在图8中，假定该光储系统的IV扫描的方向为：从光伏阵列的开路状态扫描到光伏阵列的短路状态。因此，当升压单元的输入电压Upv大于预设电压Uth时，即升压单元的特征参数未处于自身的发热范围时，该光储系统由逆变电路进行传统的IV扫描，直流母线的电压Ubus与升压单元的输入电压Upv的关系如图中的ab段所示。

在升压单元的输入电压Upv小于等于预设电压Uth后，即升压单元的特征参数处于自身的发热范围之后，控制储能单元充电，使直流母线的电压Ubus降低为升压单元的输入电压Upv与电压调整量△U之和，即Ubus＝Upv+△U，即直流母线的电压Ubus如图中的cd段所示。

需要说明的是，在实际应用中，可以通过降低升压单元中开关管在低压区间时的占空比，来降低开关管上的开关应力，即占空比越小，开关应力越小；因此以1000V的光伏逆变系统为例，考虑到是保护低压区间，预设电压Uth一半会比较低，可以选择Uth＝500v；相应的，直流母线的电压Ubus＝Upv+△U，为了使占空比Duty＝△U/(Upv+△U)很小，电压调整量△U的取值范围可以为[0，100]；其中，当△U选择0时，表明升压单元中的开关管的占空比为零。

在目标电压的上述实施方式中，随着升压单元的输入电压Upv在IV扫描过程中不断降低，直流母线的电压Ubus也在不断降低，如果直流母线的电压Ubus小于储能单元的端口电压Uo，则储能单元无法充电，则该光储系统的IV扫描无法继续进行，因此，为了保证该光储系统IV扫描可以正常进行，直流母线的电压Ubus通常设定其取值下限为储能单元的最低充电电压Umin，并且，在直流母线的电压Ubus小于等于储能单元的端口电压Uo后，将直流母线的电压固定为储能单元的最低充电电压Umin，如图9(图中其余部分与图8相同)中的de段所示。

其中，储能单元的最低充电电压Umin可以是预先设定的一个固定阈值，也可以是通过实时检测获得的储能单元的端口电压Uo，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请保护范围内。

另外，该目标电压还可以为：离散的多个固定取值；以图10中所示的直流母线电压Ubus与升压单元的输入电压Upv的控制曲线对此进行说明，具体为：

在图10中，假定该光储系统的IV扫描的方向为：从光伏阵列的开路状态扫描到光伏阵列的短路状态。因此，当升压单元的输入电压Upv大于预设电压Uth时，即升压单元的特征参数未处于自身的发热范围时，该光储系统由逆变电路进行传统的IV扫描，直流母线的电压Ubus与升压单元的输入电压Upv的关系如图中的ab段所示。

在升压单元的输入电压Upv小于等于预设电压Uth之后，即升压单元的特征参数处于自身的发热范围后，控制储能单元充电，直流母线的电压如图10中的cd段所示，具体为：离散的多个固定取值；若升压单元的输入电压Upv在相应范围内，比如在图10中的[Upv1，Upv2]内，则使直流母线的电压Ubus降低为一个相应的固定取值，比如图10中的电压值U。

在目标电压的上述实施方式中，随着升压单元的输入电压Upv在IV扫描过程中不断降低，直流母线的电压Ubus的取值也在不断降低，如果直流母线的电压Ubus取值小于储能单元的端口电压Uo，则储能单元无法充电，则该光储系统的IV扫描无法继续进行，因此，为了保证该光储系统IV扫描可以正常进行，直流母线的电压Ubus通常设定其取值下限为储能单元的最低充电电压Umin，并且，在直流母线的电压Ubus小于等于储能单元的端口电压Uo后，将直流母线的电压Ubus固定为储能单元的最低充电电压Umin，如图10中的de段所示。

上述仅为目标电压的两种优选实施方式，在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

需要说明的是，上述目标电压的实施方式中，在升压单元的特征参数由未处于自身的发热范围内转换为处于自身的发热范围内时，直流母线的电压会发生突变，如图8、图9以及图10中的bc段，bc段越长，则突变越大；考虑到直流母线的电压发生突变，会给所在电路带来很大的冲击，因此可以控制储能单元以预设速率增加充电功率，以将直流母线的电压平滑降低至目标电压。

本申请另一实施例提供IV曲线的扫描方法的另一种实施方式，其流程如图11所示，在步骤S110之前，还包括以下步骤：

S510、判断储能单元的剩余存储电量是否满足对光伏阵列进行IV扫描的需求。

若储能单元的剩余存储电量满足对光伏阵列进行IV扫描的需求，则执行步骤S110；若储能单元的剩余存储电量不满足对光伏阵列进行IV扫描的需求，则先执行步骤S520，之后再执行步骤S110。

S520、控制储能单元放电，直到储能单元的剩余存储电量满足对光储系统进行IV扫描的需求。

具体而言，步骤S520中控制储能单元放电的方式可以为：提前控制逆变电路并网，并控制储能单元通过逆变电路向电网放电；此放电方式仅为储能单元的一种优选放电方式，在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，比如还可以向逆变电路交流侧所接负载进行放电，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

需要说明的是，由于IV扫描的时间很快，大都在1s以内，并且IV扫描的功率是变化的，大多数时间低于最大功率，所以，IV扫描过程中，储能单元实际所需的可存储电量是很小的，因此，该IV曲线的扫描方法适用于配置直流储能的光储系统。

本实施例还提供IV曲线的扫描方法的另一种实施方式，其流程如图12所示，在步骤S130的同时，还包括以下步骤：

S610、判断直流母线的电压是否低于并网电压要求的下限值。

若直流母线的电压低于并网电压要求的下限值，则先执行步骤S620。

S620、控制光储系统的逆变电路停止并网和IV扫描，并控制储能单元中的储能变换器继续对光储系统的光伏阵列进行IV扫描。

需要说明的是，设置步骤S610和步骤S620是考虑到：在IV扫描过程中，如果光伏阵列的输入电压过低、低于逆变电路的并网电压要求的下限值，则逆变电路会脱网，从而IV扫描会被迫中断。而设置步骤S610和步骤S620后，使得对光伏阵列的IV扫描不会停止，进一步确保可以获得完整的IV曲线。

另外实际应用中，除上述情况外，在升压单元所在设备不进入保护状态时，也可以由储能单元的储能变换器控制对光伏阵列的IV扫描，从而逆变电路不一定需要并网，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

并且，在步骤S110的IV扫描过程中，除了可以将逆变电路并网作为该光储系统的输出负载外，即利用逆变电路转移光伏阵列的输出，也可以将储能单元作为该光储系统的输出负载，即利用该储能单元转移光伏阵列的输出，还可以将两者组合，共同作为该光储系统的输出负载对光伏阵列的输出进行转移。

上述仅为光储系统的输出负载的三种优选方式，在实际应用中，包括但不限于上述方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请保护范围内。

本申请另一实施例提供一种光储系统，其内部结构如图13(图中仅以一个升压单元为例进行展示)所示，具体包括：光伏阵列10、储能单元20、逆变电路30、控制器40以及至少一个升压单元60。

在该光储系统中，逆变电路30的直流侧与直流母线相连，直流母线通过各个升压单元接收光伏阵列10的电能；逆变电路30的交流侧与电网相连；储能单元20耦合于直流母线处，控制器40的输出端分别与升压单元60、逆变电路30以及储能单元20的控制端相连，控制器40用于执行上述任一实施例所述的IV曲线的扫描方法。

具体而言，储能单元20的内部结构如图13所示，具体包括：电池系统22和储能变换器21，其中，电池系统22通过储能变换器21与逆变电路30中的直流母线相连。

其中，上述逆变电路30可以为集中式逆变器的主电路；在实际应用中，采用集中式逆变器主电路的光储系统如图14所示：其中Boost即为上述升压单元60，实现升压变换功能；DC/AC为上述逆变电路30，实现直流母线与电网之间的逆变功能；电池即为上述电池系统22，作为负载或者电源；DC/DC即为上述储能变换器21，可以实现电池与DC/AC之间的双向变换功能；控制器可以实现对DC/AC、DC/DC以及Boost的控制。

上述逆变电路30和上述各个升压单元60也可以为组串式逆变器的主电路；在实际应用中，采用组串式逆变器主电路的光储系统与图14所示相似，可推导得到，此处不再一一赘述；上述逆变电路30和上述各个升压单元60还可以为集散式逆变器的主电路，并且，上述各个升压单元60可以作为集散式逆变器中的MPPT控制器，采用集散式逆变器主电路的光储系统与图14所示相似，可推导得到，此处不再一一赘述。

上述为逆变器主电路的三种实施方式，在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，在此不作具体限定，可视具体情况而定，均在本申请保护范围内。

其次，逆变电路30、控制器40、储能变换器21以及各个升压单元60还可以集成为光储一体机，可以使得光储系统的成本、所占体积以及安装成本均相对降低。

在实际应用中，采用光储一体机的光储系统如图15所示，其具体结构与图14所示的光储系统相似，只是在该光储系统中，Boost、DC/AC、DC/DC以及控制器集成于一体，组成光储一体机，如图15中的实线框所示。

另外，控制器40可以为独立设置的光储系统的系统控制器；也可以集成于逆变电路所在设备或者储能变换器21内部；还可以用逆变电路所在设备的内部控制器和/或储能变换器21的内部控制器来集成自身的功能，即实现共用。

上述仅为控制器40的三种实施方式，在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

值得说明的是，光伏逆变系统在设计时，通常采用与逆变器额定功率相匹配的光伏配置方式，图16中的虚曲线所示即为常规光伏发电功率曲线；不过目前，光伏逆变系统在设计时通常采用超配技术，即设置光伏阵列的配置功率P与系统中逆变器交流输出的额定功率Pn之比大于1，比如P：Pn＝1.3:1，图16中的实曲线所示即为超配下的光伏发电功率曲线，其阴影部分即为光伏的超配功率；图4a-图4c中b、c所在直线即表示逆变器交流输出的额定功率所在直线。

虽然光伏超配可以降低光伏逆变系统的度电成本，但是，逆变电路前级设置有升压单元的超配光储系统，也同样会存在低压段IV曲线无法扫描的问题，因此，超配光储系统也同样适用于上述实施例提供的IV曲线的扫描方法，此处不再赘述。

本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

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 (24)

1.一种IV曲线的扫描方法，其特征在于，应用于在自身逆变电路的直流母线处耦合有储能单元的光储系统，并且，所述逆变电路的前级具有升压单元；所述IV曲线的扫描方法，包括：

在对所述光储系统的光伏阵列进行IV扫描时，监测所述升压单元的特征参数；

判断所述特征参数是否处于所述升压单元的发热范围；

若所述特征参数处于所述发热范围，则控制所述储能单元充电，使所述直流母线的电压降低。

2.根据权利要求1所述的IV曲线的扫描方法，其特征在于，所述特征参数为以下任意一种：输入电压、输入输出电压比值及控制信号占空比。

3.根据权利要求2所述的IV曲线的扫描方法，其特征在于，若所述特征参数为所述输入电压，则判断所述特征参数是否处于所述升压单元的发热范围，包括：

判断所述输入电压是否小于等于预设电压；

若所述输入电压小于等于所述预设电压，则判定所述特征参数处于所述发热范围。

4.根据权利要求2所述的IV曲线的扫描方法，其特征在于，若所述特征参数为所述输入输出电压比值，则判断所述特征参数是否处于所述升压单元的发热范围，包括：

判断所述输入输出电压比值是否小于等于预设比值；

若所述输入输出电压比值小于等于所述预设比值，则判定所述特征参数处于所述发热范围。

5.根据权利要求2所述的IV曲线的扫描方法，其特征在于，若所述特征参数为所述控制信号占空比时，则判断所述特征参数是否处于所述升压单元的发热范围，包括：

判断所述控制信号占空比是否大于等于预设占空比；

若所述控制信号占空比大于等于所述预设占空比，则判定所述特征参数处于所述发热范围。

6.根据权利要求1-5任一项所述的IV曲线的扫描方法，其特征在于，控制所述储能单元充电，使所述直流母线的电压降低，包括：

以将所述直流母线的电压降低至目标电压为目标，控制所述储能单元充电。

7.根据权利要求6所述的IV曲线的扫描方法，其特征在于，所述目标电压为：所述升压单元的输入电压与电压调整量之和。

8.根据权利要求7所述的IV曲线的扫描方法，其特征在于，所述电压调整量的取值范围为[0，100]。

9.根据权利要求6所述的IV曲线的扫描方法，其特征在于，所述目标电压为离散的多个固定取值。

10.根据权利要求6所述的IV曲线的扫描方法，其特征在于，所述目标电压的取值下限为所述储能单元的最低充电电压。

11.根据权利要求6所述的IV曲线的扫描方法，其特征在于，以将所述直流母线的电压降低至目标电压为目标，控制所述储能单元充电，包括：

控制所述储能单元以预设速率增加充电功率，以将所述直流母线的电压平滑降低至所述目标电压。

12.根据权利要求1-5任一项所述的IV曲线的扫描方法，其特征在于，在对所述光储系统的光伏阵列进行IV扫描前，还包括：

判断所述储能单元的剩余存储电量是否满足对所述光伏阵列进行IV扫描的需求；

若所述储能单元的剩余存储电量不满足对所述光伏阵列进行IV扫描的需求，则控制所述储能单元放电，直到所述储能单元的剩余存储电量满足对所述光储系统进行IV扫描的需求后，再对所述光储系统的光伏阵列进行IV扫描。

13.根据权利要求1-5任一项所述的IV曲线的扫描方法，其特征在于，在控制所述储能单元充电，使所述直流母线的电压降低的同时，还包括：

判断所述直流母线的电压是否低于并网电压要求的下限值；

若所述直流母线的电压低于所述并网电压要求的下限值，则控制所述光储系统的逆变电路停止并网和IV扫描，并控制所述储能单元中的储能变换器继续对所述光储系统的光伏阵列进行IV扫描。

14.根据权利要求1-5任一项所述的IV曲线的扫描方法，其特征在于，在对所述光储系统的光伏阵列进行IV扫描的过程中，所述光伏阵列的电能负载为：所述光储系统的逆变电路，和/或，所述储能单元中的储能变换器。

15.根据权利要求1-5任一项所述的IV曲线的扫描方法，其特征在于，所述IV扫描的方向为：

从所述光伏阵列的短路状态扫描到所述光伏阵列的开路状态；或者，

从所述开路状态扫描到所述短路状态；又或者，

从所述开路状态与所述短路状态之间的中间状态，分别向两边扫描。

16.一种光储系统，其特征在于，包括：光伏阵列、储能单元、逆变电路、控制器和至少一个升压单元；其中：

所述逆变电路的直流侧与直流母线相连，所述逆变电路的交流侧与电网相连；

所述直流母线通过各个所述升压单元接收所述光伏阵列的电能；

所述储能单元耦合于所述直流母线处；

所述控制器分别与所述升压单元、所述储能单元和所述逆变电路相连；

所述控制器用于执行权利要求1-15任一项所述的IV曲线的扫描方法。

17.根据权利要求16所述的光储系统，其特征在于，所述逆变电路为集中式逆变器的主电路。

18.根据权利要求16所述的光储系统，其特征在于，所述逆变电路和各个所述升压单元为组串式逆变器的主电路。

19.根据权利要求16所述的光储系统，其特征在于，所述逆变电路和各个升压单元为集散式逆变器的主电路，各个所述升压单元作为所述集散式逆变器中的MPPT控制器。

20.根据权利要求16所述的光储系统，其特征在于，所述储能单元包括：电池系统和储能变换器；

所述电池系统通过所述储能变换器与所述直流母线相连。

21.根据权利要求20所述的光储系统，其特征在于，所述逆变电路、所述控制器、所述储能变换器以及各个所述升压单元集成为光储一体机。

22.根据权利要求20所述的光储系统，其特征在于，所述控制器为独立设置的系统控制器，或者，集成于所述逆变电路所在设备或所述储能变换器内部。

23.根据权利要求20所述的光储系统，其特征在于，所述控制器为所述逆变电路所在设备的内部控制器和/或所述储能变换器的内部控制器。

24.根据权利要求16-23任一项所述的光储系统，其特征在于，所述光伏阵列的配置功率与所述逆变电路交流输出的额定功率之比大于1。

Images