CN116507926A - 一种多机光伏组件的等效阻抗测量的光伏系统、方法及光伏功率变换设备 - Google Patents

一种多机光伏组件的等效阻抗测量的光伏系统、方法及光伏功率变换设备 Download PDF

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CN116507926A CN202280006637.4A CN202280006637A CN116507926A CN 116507926 A CN116507926 A CN 116507926A CN 202280006637 A CN202280006637 A CN 202280006637A CN 116507926 A CN116507926 A CN 116507926A
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Abstract

本申请提供了一种多机光伏组件的等效阻抗测量的光伏系统、方法及光伏功率变换设备。其中，光伏组件通过光伏功率变换设备连接电网。所述光伏系统同时对N(N大于等于2)个光伏组件进行同步移相阻抗检测，生成N个光伏组件的交流测量信号，所述N个光伏组件的交流测量信号在一个周期内的振幅叠加相互抵消，将N个光伏组件的交流测量信号加载到各自的光伏功率变换设备中，进而获取N个光伏组件在各自交流测量信号对应频率下的输出电压和输出电流，从而同时确定N个光伏组件的等效阻抗，所述N个光伏组件的交流测量信号的相互叠加不会引起所述光伏系统的输出功率出现超过阈值范围的波动，可以在光伏系统运行的过程中，同时检测所述光伏系统中的多个光伏组件的等效阻抗，提高测量效率，适应性强。

Description

一种多机光伏组件的等效阻抗测量的光伏系统、方法及光伏 功率变换设备
技术领域
本申请涉及光伏领域，一种多机光伏组件的等效阻抗测量的光伏系统、方法及光伏功率变换设备。
背景技术
近年来，光伏装机量不断攀升，逐步成为主流发电技术。保证光伏系统长期可靠运行是行业关注的重点，因此光伏组件的健康状态检测尤为重要。
目前，在学术研究中根据等效电路的方法来分析光伏组件健康状态的方法，通过测量获取光伏组件等效电路参数，根据测量得到的参数来判断光伏组件的健康状况，该方法可以全面的反向光伏组件的健康状况。现有的光伏组件阻抗测量方法，主要是离线式的光伏组件阻抗测量方法，该方法在进行等效阻抗测量时光伏组件与逆变器断开，会影响光伏系统的总体发电量，如图1所示，在测量光伏组件的等效阻抗时，将连接变换电路的光伏组件断开后连接至阻抗分析仪，此时光伏系统停止向电网发电，通过阻抗分析仪计算下的光伏组件等效阻抗。
由于离线是光伏阻抗测量方法，影响发电量，因此业界提出了在线式的光伏阻抗测量方法，即将阻抗测量功能与变换电路集成在一起，即可以完成光伏组件的阻抗测量，也不用断开与电网的连接影响发电量。但是，在线式阻抗测量方法最大的缺点是产生较大的功率波动，严重影响发电量以及并网稳定。
发明内容
本申请提供了一种光伏组件的等效阻抗测量方法、光伏系统及光伏功率变换设备，可同时对多个光伏组件进行等效阻抗测量，且不会引起光伏系统的功率波动，进而不影响光伏系统的正常发电，适用性强。
第一方面，本申请提供了一种光伏组件的等效阻抗测量方法，光伏组件通过变换电路连接电网。该方法包括：同时对N(N大于等于2的整数)个光伏组件进行同步移相阻抗测量，所述每个光伏组件的输出端连接对应变换电路输入端，所述N个变换电路的输出端串联，所述每个变换电路都连接到控制器，当光伏组件平均输出电压保持在一定范围内时，即所述的光伏系统的光伏组件处于正常工作状态，其输出电压维持正常的波动，且波动范围在光伏系统设置的阈值范围之内，不会一起光伏系统的正常运行，在该中状态下所述光伏系统生成N个光伏组件的交流测量信号，所述N个光伏组件的交流测量信号在一个周期内的振幅叠加相互抵消；将N个光伏组件的交流测量信号加载到各自的变换电路中，进而获取N个光伏组件在各自交流测量信号对应频率下的输出电压和输出电流，从而同时确定N个光伏组件的等效阻抗。所述方法可在向电网正常供电的基础上，通过将在同一个周期信号内振幅叠加相互抵消的交流测量信号分别加载到在N个变换电路中，使得每个变换电路对应相连的光伏组件的输出电压和输出电流包含有对应交流测量信号的频率分量，进而根据所述对应交流测量信号的频率分量确定对应光伏组件的等效阻抗。本申请中的方法在完成对N个光伏组件的等效阻抗的测量的同时不会引起光伏系统的功率波动，进而不影响光伏系统的正常发电，适用性强。
结合第一方面，在第一种可能是实施方式中，生成N个光伏组件的交流测量信号，所述N个光伏组件的交流测量信号的频率一致，为第一频率；同时这N个光伏组件的交流测量信号的相位不同，N个光伏组件的交流测量信号中任意相邻两个交流测量信号的相位依次相差360°/N；可以理解的，生成N个频率相同、相位依次相差360°/N的交流测量信号，这N个交流测量信号在同一个周期中振幅叠加相互抵消，因此不会引起光伏系统向电网传输的电能的功率波动，在同时测量N个光伏组件的同时保证光伏系统的正常运行。
结合第一方面，在第二种可能的实施方式中，生成N个光伏组件的交流测量信号。首先，将N个光伏组件的交流测量信号分为M组，M大于等于2小于N的整数；M组光伏组件的交流测量信号，在频率上，组内与组间的频率一致，为第一频率；在振幅上，组内与组间的振幅一致，为第一振幅；在相位上，组内的初始相位一致，组间的初始相位不同，任意相邻两组交流测量信号的相位依次相差360°/M。可以理解的，将N个光伏组件的交流测量信号光伏功率变换设备分为M组，M组光伏组件的交流测量信号频率相同、相位组间依次相差360°/M，在组与组之间的交流测量信号叠加中，振幅相互抵消，因此不会引起光伏系统向电网传输的电能的功率波动，在同时测量N个光伏组件的同时保证光伏系统的正常运行。
结合第一方面，在第三种可能的实施方式中，生成N个光伏组件的交流测量信号。首先，所述N个光伏组件的交流测量信号分为M组，M大于等于2小于N的整数，每组包含Z个交流测量信号，Z为大于等于1的整数，每组中Z的个数可以不等；M组光伏组件的交流测量信号，在频率上，各组内的频率相同，各组间的频率相同或不同；在相位上，各组内的初始相位不同，在组内任意相邻两个交流测量信号的相位依次相差360°/Z。可以理解的，将N个光伏功率变换设备分为M组，在每个M组内，光伏组件的交流测量信号频率相同、相位依次相差360°/Z。在组内的交流测量信号叠加中，振幅相互抵消，从而在M个组间的交流信号叠加中，振幅同样相互抵消。因此不会引起光伏系统向电网传输的电能的功率波动，在同时测量N个光伏组件的同时保证光伏系统的正常运行。
结合第一方面，在第四种可能的实施方式中，生成N个光伏组件的交流测量信号。首先，所述N个光伏组件的交流测量信号分为M组，M大于等于2小于N的整数，每组包含Z个交流测量信号，Z为大于等于1的整数，每组中Z的个数可以不等；M组光伏组件的交流测量信号，在频率上，各组内与各组间的频率相同；幅值A在组内与组间可以不同，不同组中组内的各个交流测量信号的幅值A之和在组间相等，第一组中交流测量信号的幅值A之和等于第二组中交流测量信号的幅值A之和等于第M组中交流测量信号的幅值A之和；在相位上，各组内的初始相位相同，各组间任意相邻两组交流测量信号的相位依次相差360°/M。可以理解的，将N个光伏功率变换设备分为M组，N个光伏组件的交流测量信号频率相同，由于不同组间的相位依次相差360°/M，且组内各个交流测量信号振幅A相加在组间相等，在N个交流测量信号叠加中，振幅相互抵消，因此不会引起光伏系统向电网传输的电能的功率波动，在同时测量N个光伏组件的同时保证光伏系统的正常运行。
结合第一方面，在第五种可能的实施方式中，所述N个光伏组件的交流测量信号分为M组，同理将所述N个变换电路也被分为M组，M组交流测量信号与M组变换电路一一对应，其中一组变换电路为主测量组，其余组变换电路为从测量组；主测量组首先启动光伏等效阻抗测量，生成交流测量信号，将交流测量信号加载到主测量组的变换电路中，进行光伏组件阻抗测量；主测量组在启动测量的同时，利用PLC通信等其他有线通信或wifi通信等无线通信等其他通信手段，将测量启动信号主动发送至从测量组；从测量组接收到所述主测量组发送的测量启动信号，从测量组各自启动光伏等效阻抗测量，生成交流测量信号，将交流测量信号加载到各个从测量组到变换电路中，进行光伏组件的等效阻抗测量。
结合第一方面，在第六种可能的实施方式中，所述N个光伏组件的交流测量信号分为M组，同理将所述N个变换电路也被分为M组，M组交流测量信号与M组变换电路一一对应，其中一组变换电路为主测量组，其余组变换电路为从测量组；主测量组首先启动光伏等效阻抗测量，生成交流测量信号，将交流测量信号加载到主测量组的变换电路中，进行光伏组件阻抗测量；从测量组主动检测到母线端口电压波动，并且母线端口电压波动的频率为所述主测量组的交流测量信号的设定频率；从测量组检测到母线端口电压波动后，确认光伏系统启动多机光伏等效阻抗测量，因此从测量组各自启动光伏等效阻抗测量，生成交流测量信号，将交流测量信号加载到各个从测量组的变换电路中，进行光伏组件的等效阻抗测量。
结合第一方面，在第七种可能的实施方式中，所述N个光伏组件的交流测量信号分为M组，同理将所述N个变换电路也被分为M组，M组交流测量信号与M组变换电路一一对应，其中一组变换电路为主测量组，其余组变换电路为从测量组。主测量组首先启动光伏等效阻抗测量，从测量组在主测量组启动后各自分别启动光伏等效阻抗测量。从测量组根据从测量组与主测量组之间的启动时延，对从测量组生成的交流测量信号进行相位补偿，使得所述从测量组与主测量组对应的交流测量信号在同一个周期内的振幅叠加相互抵消。
结合第一方面，在第八种可能的实施方式中，对所述N个光伏组件进行等效阻抗测量，将所述N个光伏组件的交流测量信号加载到对应变换电路的时间有先后。首先，将所述N个变换电路的其中一个设置为主测量变换电路，其余的变换电路设置为从测量变换电路。所述主测量变换电路首先启动光伏组件等效阻抗测量，从测量变换电路在主测量变换电路启动后各自分别启动光伏组件等效阻抗测量。主从测量变换电路之间的信息同步的方式与所述第一方面的第六与第七种可能的实施方式中主从测量组的同步方式相同；主从测量变换电路之间由于存在启动时延，因此在从测量变换电路启动等效阻抗测量时，对从测量变换电路对应的交流测量信号进行相位补偿，使得所述从测量变换电路对应的交流测量信号与主测量变换电路对应的交流测量信号在同一个周期内的振幅叠加相互抵消。
结合第一方面，在第九种可能的实施方式中，所述变换电路为DC/DC变换电路，所述光伏系统还包括正负直流母线，N个所述DC/DC变换电路串联连接，N个所述DC/DC变换电路串联连接到所述正负直流母线之间。该DC/DC变换电路包括Boost电路，该Boost电路包括第一电感和第一开关管。Boost电路的正输入端通过第一电感和第一开关管连接Boost电路的负输出端。通过驱动信号控制Boost电路中第一开关管的导通与关断，从而实现对光伏组件的输出电压的控制。
结合第一方面，在第十种可能的实施方式中，所述变换电路分别为DC/AC逆变电路，所述光伏系统还包括正负交流母线，N个所述DC/AC逆变电路串联连接，N个所述DC/AC逆变电路串联连接到所述正负交流母线。该逆变电路包括第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂。第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂均并联至逆变电路的输入端，驱动信号包括第一驱动子信号、第二驱动子信号和第三驱动子信号。分别根据第一驱动子信号、第二驱动子信号和第三驱动子信号，控制第一相桥臂的开关管的导通与关断、第二相桥臂的开关管的导通与关断和第三相桥臂的开关管的导通与关断，从而实现对光伏组件的输出电压的控制。
结合第一方面，在第十一种可能的实施方式中，将N个光伏组件的交流测量信号加载到各自的变换电路中，首先根据每个交流测量信号及其各自对应的变换电路的参考电压和光伏组件的输出电压分别生成N个驱动信号，首先将每个变换电路的参考电压和所述对应交流测量信号叠加得到第二参考电压；利用所述第二参考电压和所述对应光伏组件的当前输出电压生成第一调制波，根据所述第一调制波生成所述驱动信号。或，将每个变换电路参考电压和所述对应光伏组件的当前输出电压生成第二调制波；将所述第二调制波和所述对应交流测量信号叠加得到第三调制波，根据所述第三调制波生成所述驱动信号。然后并根据这N个驱动信号分别控制对应N个光伏组件的输出电压，其中N，个参考电压为N个变换电路各自在向所述电网供电状态下的参考输入电压；分别获取在这N个驱动信号控制下N个光伏组件的输出电压和输出电流并基于N个交流测量信号各自对应频率对N个光伏组件的输出电压和输出电流进行频域滤波，得到N个光伏组件在所述N个交流测量信号各自对应频率的输出电压和输出电流；基于N个光伏组件在各自交流测量信号的对应频率下的输出电压和输出电流，分别确定N个光伏组件的等效阻抗。可以理解的，交流测量信号通过驱动电压的方式，直接加载到变换电路中，使光伏组件的输出电流与输出电压包含有交流测量信号的频率分量，最后获得对于频率分量下的等效阻抗，实现光伏组件等效阻抗的在线测量，不影响光伏系统的正常发电，适用性强。
结合第一方面，在第十二种可能的实施方式中，将N个光伏组件的交流测量信号加载到各自的变换电路中，首先根据每个交流测量信号及其各自对应的变换电路的参考电压和光伏组件的输出电压分别生成N个驱动信号，其中每个光伏组件的交流测量信号各自至少包含两个不同的频率，至少两个不同频率分别为第一频率和第二频率；分别获取在这N个驱动信号控制下N个光伏组件的输出电压和输出电流，进而分别基于对应所述交流测量信号第一频率与第二频率，对其进行频域滤波，获取在N个驱动信号控制下N个光伏组件在所述第一频率的输出电压和输出电流，以及所述N个光伏组件在所述第二频率的输出电压和输出电流；基于所述N个光伏组件在所述第一频率的输出电压和输出电流，以及所述N个光伏组件在所述第二频率的输出电压和输出电流，分别确定每个所述光伏组件的等效阻抗。可以理解的，每个光伏组件可通过一次集中注入至少两个不同频率的交流测量信号，进而根据每个光伏组件在至少两个不同频率中各频率的输出电压和输出电流，一次确定N个光伏组件在至少两个不同的频率下的等效阻抗，可有效减少工作量，提高工作效率，同时可有效提高光伏组件的等效阻抗的测量准确度，适用性强。
结合第一方面，在第十三种可能的实施方式中，每个所述交流测量信号的第一频率分量在同一个周期内振幅叠加相互抵消；每个所述交流测量信号的第二频率分量在同一个周期内振幅叠加相互抵消；或每个包含所述第一频率分量与第二频率分量的交流测量信号在同一个周期内上的振幅叠加相互抵消。可以理解的，可以通过一次等效阻抗测量同时获得至少两个不同频率下的等效阻抗，提高测量的效率与准确率，前提是保证不同频率所有测量信号的振幅叠加相互抵消，从而不会引起光伏系统的输出功率波动。
结合第一方面，在第十四种可能的实施方式中，确定所述每个变换电路的当前工作状态，并根据每个变换电路的当前工作状态分别确定各自的参考电压，该每个参考电压分别为对应变换电路处于限功率工作状态下的参考输入电压，或者每个对应变换电路处于非限功率工作状态下的参考输入电压。可以理解的，N个参考电压分别随着各自对应的变换电路的当前工作状态(即限功率工作状态或者非限功率工作状态)的变化而变化，因此可有效分别满足N个光伏功率变换设备处于不同工作状态下向电网供电的需求，灵活性高。
结合第一方面，在第十五种可能的实施方式中，所述N个光伏组件的交流测量信号在同一个周期内的振幅相互抵消，可以理解为，所述N个交流测量信号在相互叠加后的振幅为零或小于等于设置的阈值，所述设置的阈值，在同时对N个光伏组件进行等效阻抗测量时，N个交流测量信号所引起的波动不会超出光伏系统在工作状态下的正常的功率波动，因此可以保证在所述光伏系统正常工作的时候，同时得到N个光伏组件的等效阻抗。进一步的，只有一个交流测量信号对其对应的光伏组件进行等效阻抗测量时，所述一个交流测量信号的振幅小于等于设置的阈值，从而单个的交流测量信号也不会引起所述光伏系统的在正常工作状态的功率波动超出正常范围。可以理解的，所述N个交流测量信号的叠加信号不会超过设置的阈值，可以使所述N个交流测量信号的频率、振幅与相位的设置具有更高的灵活性。
第二方面，本申请提供了一种光伏系统，该光伏系统可以同时对系统内的N个光伏组串进行等效阻抗测量，且不会引起光伏系统输出功率的剧烈波动。所述光伏系统包括N个变换电路以及至少一个控制器，N为大于等于2的整数；所述每个变换电路的输入端连接对应的光伏组件，光伏组件与变换电路一一对应，所述每个变换电路的输出端串联，所述N个变换电路没有串联的第一端与第二端与电网连接，所述每个变换电路都与所述至少一个控制器连接；该光伏系统可以同时对N(N大于等于2)个光伏组件进行等效阻抗测量，该光伏系统中的至少一个控制器生成N个光伏组件的交流测量信号，N个光伏组件的交流测量信号的相位不同，N个光伏组件的交流测量信号在同一个周期内的振幅叠加相互抵消；所述至少一个控制器将N个光伏组件的交流测量信号分别加载到各自对应的变换电路中，从而使每个变换电路连接的光伏组件的输出电压与输出电流包含各自交流测量信号对应频率分量，根据各自交流测量信号对应频率分量分别确定N个光伏组件的等效阻抗。
结合第二方面，在第一种可能是实施方式中，光伏系统中的至少一个控制器分别生成N个光伏组件的交流测量信号，这N个光伏组件的交流测量信号的频率一致，为第一频率；同时这N个光伏组件的交流测量信号的相位不同，N个光伏组件的交流测量信号中任意相邻两个交流测量信号的相位依次相差360°/N；可以理解的，光伏系统中的至少一个控制器分别生成N个频率相同、相位依次相差360°/N的光伏组件的交流测量信号，这N个交流测量信号在同一个周期中振幅叠加相互抵消，因此不会引起光伏系统向电网传输电能的功率波动，在同时测量N个光伏组件的同时保证光伏系统的正常运行。
结合第二方面，在第二种可能的实施方式中，光伏系统的至少一个控制器分别生成N个光伏组件的交流测量信号。首先，光伏系统将N个光伏组件的交流测量信号分为M组，M大于等于2小于N的整数；M组光伏组件的交流测量信号，在频率上，组内与组间的频率一致，为第一频率；在振幅上，组内与组间的振幅一致，为第一振幅；在相位上，组内的初始相位一致，组间的初始相位不同，在组间任意相邻两组交流测量信号的相位依次相差360°/M。可以理解的，光伏系统将N个光伏组件的交流测量信号分为M组，M组光伏组件的交流测量信号频率相同、相位在组间依次相差360°/M，在组与组之间的交流测量信号叠加中，振幅相互抵消，因此不会引起光伏系统向电网传输的电能的功率波动，在同时测量N个光伏组件的同时保证光伏系统的正常运行。
结合第二方面，在第三种可能的实施方式中，光伏系统的至少一个控制器分别生成N个光伏组件的交流测量信号。首先，光伏系统将N个光伏组件的交流测量信号分为M组，M大于等于2小于N的整数，每组包含Z个交流测量信号，Z为大于等于1的整数，每组中Z的个数可以不等；M组光伏组件的交流测量信号，在频率上，各组内的频率相同，各组间的频率相同或不同；在相位上，各组内的初始相位不同，在组内任意相邻两个交流测量信号的相位依次相差360°/Z。可以理解的，光伏系统将N个光伏功率变换设备组件的交流测量信号分为M组，在每个M组内，光伏组件的交流测量信号频率相同、相位依次相差360°/Z。在组内的交流测量信号叠加中，振幅相互抵消，从而在M个组间的交流信号叠加中，振幅同样相互抵消。因此不会引起光伏系统向电网传输的电能的功率波动，在同时测量N个光伏组件的同时保证光伏系统的正常运行。
结合第二方面，在第四种可能的实施方式中，光伏系统的至少一个控制器分别生成N个光伏组件的交流测量信号。首先，光伏系统N个光伏组件的交流测量信号分为M组，M大于等于2，每组包含Z个交流测量信号，Z为大于等于1的整数，每组中Z的个数可以不等；M组光伏组件的交流测量信号，在频率上，各组内与各组间的频率相同；幅值A在组内与组间可以不同，不同组中组内的各个交流测量信号的幅值A之和在组间相等，即第一组中交流测量信号的幅值A之和等于第二组中交流测量信号的幅值A之和等于第M组中交流测量信号的幅值A之和；在相位上，各组内的初始相位相同，在组间任意相邻两组交流测量信号的相位依次相差360°/M。可以理解的，光伏系统将N个光伏组件的交流测量信号分为M组，N个光伏组件的交流测量信号频率相同，由于不同组间的相位依次相差360°/Z，且组内各个交流测量信号振幅A相加在组间相等。在N个交流测量信号叠加中，振幅相互抵消，因此不会引起光伏系统向电网传输的电能的功率波动，在同时测量N个光伏组件的同时保证光伏系统的正常运行。
结合第二方面，在第五种可能的实施方式中，光伏系统将N个光伏组件的交流测量信号分为M组，同理光伏系统也将所述N个变换电路也被分为M组，M组交流测量信号与M组变换电路一一对应，其中一组变换电路为主测量组，其余组变换电路为从测量组；主测量组首先启动光伏等效阻抗测量，生成交流测量信号，将交流测量信号加载到主测量组的变换电路中，进行光伏组件阻抗测量；主测量组在启动测量的同时，利用PLC通信等有线通信或WiFi通信等无线通信或其他通信手段，将测量启动信号主动发送至从测量组；从测量组接收到所述主测量组发送的测量启动信号，从测量组各自启动光伏等效阻抗测量，生成交流测量信号，将交流测量信号加载到各个从测量组到光伏组件中，从测量组的光伏组件等效阻抗测量。
结合第二方面，在第六种可能的实施方式中，光伏系统将N个光伏组件的交流测量信号分为M组，同理光伏系统也将所述N个变换电路也被分为M组，M组交流测量信号与M组变换电路一一对应，其中一组变换电路为主测量组，其余组变换电路为从测量组；主测量组首先启动光伏等效阻抗测量，生成交流测量信号，将交流测量信号加载到主测量组的变换电路中，进行光伏组件阻抗测量；从测量组主动检测到母线端口电压波动，并且母线端口电压波动的频率为主测量组的交流测量信号的设定频率；从测量组检测到母线端口电压波动后，确认光伏系统启动多机光伏等效阻抗测量，因此从测量组各自启动光伏等效阻抗测量，生成交流测量信号，将交流测量信号加载到各个从测量组到变换电路中，进行光伏组件阻抗测量。
结合第二方面，在第七种可能的实施方式中，所述光伏系统将N个光伏组件的交流测量信号分为M组，同理所述光伏系统也将所述N个变换电路也被分为M组，M组交流测量信号与M组变换电路一一对应，其中一组变换电路为主测量组，其余组变换电路为从测量组。主测量组首先启动光伏等效阻抗测量，从测量组在测量组启动后各自分别启动光伏等效阻抗测量。光伏系统中的从测量组根据从测量组与主测量组之间的启动时延，所述至少一个控制器对从测量组生成的交流测量信号进行相位补偿，使得所述从测量组与主测量组对应的交流测量信号在同一个周期内的振幅叠加相互抵消。
结合第二方面，在第八种可能的实施方式中，光伏系统对所述N个光伏组件进行等效阻抗测量，光伏系统对不同的光伏组件进行等效阻抗测量启动顺序在实际应用用存在差异。首先，光伏系统将所述N个变换电路的其中一个设置为主测量变换电路，其余的变换电路设置为从测量变换电路。所述主测量变换电路首先启动光伏组件等效阻抗测量，从测量变换电路在主测量变换电路启动后各自分别启动光伏组件等效阻抗测量。所述光伏系统中主从测量变换电路之间的信息同步的方式与所述第一方面的第六与第七种可能的实施方式中主从测量组的同步方式相同；所述光伏系统中的主从测量变换电路之间由于存在启动时延，因此在从测量变换电路启动等效阻抗测量时，所述伏系统对从测量变换电路对应的交流测量信号进行相位补偿，使得所述从测量变换电路对应的交流测量信号与主测量变换电路对应的交流测量信号在同一个周期内的振幅叠加相互抵消。
结合第二方面，在第九种可能的实施方式中，光伏系统中的所述变换电路为DC/DC变换电路，所述光伏系统还包括正负直流母线，N个所述DC/DC变换电路串联连接，N个所述DC/DC变换电路串联连接到所述正负直流母线之间，该DC/DC变换电路包括Boost电路，该Boost电路包括第一电感和第一开关管。Boost电路的正输入端通过第一电感和第一开关管连接Boost电路的负输出端。所述光伏系统根据驱动信号控制第一开关管的导通与关断，从而实现对光伏组件的输出电压的控制。
结合第二方面，在第十种可能的实施方式中，光伏系统中的所述变换电路分别为DC/AC逆变电路，所述光伏系统还包括正负交流母线，N个所述DC/AC逆变电路串联连接，N个所述DC/AC逆变电路串联连接到所述正负交流母线之间。该逆变电路包括第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂。第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂均并联至逆变电路的输入端，驱动信号包括第一驱动子信号、第二驱动子信号和第三驱动子信号。光伏功率变换设备分别根据第一驱动子信号、第二驱动子信号和第三驱动子信号，控制第一相桥臂的开关管的导通时长、第二相桥臂的开关管的导通时长和第三相桥臂的开关管的导通时长，从而实现对光伏组件的输出电压的控制。
结合第二方面，在第十一种可能的实施方式中，光伏系统将N个光伏组件的交流测量信号加载到各自的变换电路中，首先至少一个控制器根据每个交流测量信号及其各自对应的变换电路的参考电压和光伏组件的输出电压分别生成N个驱动信号，首先光伏系统将每个变换电路的参考电压和所述对应交流测量信号叠加得到第二参考电压；然后光伏系统利用所述第二参考电压和所述对应光伏组件的当前输出电压生成第一调制波，最终光伏系统根据所述第一调制波生成所述驱动信号。或，所述光伏系统将每个变换电路参考电压和所述对应光伏组件的当前输出电压生成第二调制波；然后所述光伏系统将所述第二调制波和所述对应交流测量信号叠加得到第三调制波，最终光伏系统根据所述第三调制波生成所述驱动信号。所述N个驱动信号用于控制光伏系统中的N个光伏组件的输出电压，其中N个参考电压为所述光伏系统中的N个变换电路各自在向所述电网供电状态下的参考输入电压；所述至少一个控制器分别获取在这N个驱动信号控制下N个光伏组件的输出电压和输出电流，并基于N个交流测量信号各自对应频率对N个光伏组件的输出电压和输出电流进行频域滤波，得到N个光伏组件在所述N个交流测量信号各自对应频率的输出电压和输出电流；所述至少一个控制器基于N个光伏组件在各自交流测量信号的对应频率下的输出电压和输出电流，分别确定N个光伏组件的等效阻抗。可以理解的，交流测量信号通过驱动电压的方式，直接加载到变换电路中，使光伏组件的输出电流与输出电压包含有交流测量信号的频率分量，最后获得对于频率分量下的等效阻抗，实现光伏组件等效阻抗的在线测量，不影响光伏系统的正常发电，适用性强。
结合第二方面，在第十二种可能的实施方式中，光伏系统将N个光伏组件的交流测量信号加载到各自的变换电路中，首先至少一个控制器根据每个交流测量信号及其各自对应的变换电路的参考电压和光伏组件的输出电压分别生成N个驱动信号，其中每个光伏组件的交流测量信号各自至少包含两个不同的频率，至少两个不同频率分别为第一频率和第二频率；所述至少一个控制器分别获取在这N个驱动信号控制下N个光伏组件的输出电压和输出电流，进而分别基于对应所述交流测量信号第一频率与第二频率，对其进行频域滤波，获取在N个驱动信号控制下N个光伏组件在所述第一频率下的输出电压和输出电流，以及所述N个光伏组件在所述第二频率下的输出电压和输出电流；基于所述N个光伏组件在所述第一频率下的输出电压和输出电流，以及所述N个光伏组件在所述第二频率下的输出电压和输出电流，确定所述光伏组件的等效阻抗。可以理解的，光伏系统可通过一次集中注入至少两个不同频率的交流测量信号到变换电路中，所述至少一个控制器进而一次性获得每个光伏组件在至少两个不同频率中各频率的输出电压和输出电流，因此一次确定N个光伏组件在至少两个不同的频率下的等效阻抗，可有效减少工作量，提高工作效率，同时可有效提高光伏组件的等效阻抗的测量准确度，适用性强。
结合第二方面，在第十三种可能的实施方式中，在光伏系统中，每个所述交流测量信号的第一频率分量在同一个周期内振幅叠加相互抵消；每个所述交流测量信号的第二频率分量在同一个周期内振幅叠加相互抵消；或每个包含所述第一频率分量与第二频率分量的交流测量信号在同一个周期内上的振幅叠加相互抵消。可以理解的，所述光伏系统可以通过一次等效阻抗测量同时获得至少两个不同频率下的等效阻抗，提高测量的效率与准确率，前提是保证不同频率所有测量信号的振幅叠加相互抵消，从而不会引起光伏系统的输出功率波动。
结合第二方面，在第十四种可能的实施方式中，光伏系统确定每个所述变换电路的当前工作状态，并根据每个变换电路的当前工作状态分别确定各自的参考电压，每个所述参考电压分别为对应变换电路处于限功率工作状态下的参考输入电压，或者每个光伏功率变换设备处于非限功率工作状态下的参考输入电压。可以理解的，所述光伏系统的N个参考电压分别随着各自对应的变换电路的当前工作状态(即限功率工作状态或者非限功率工作状态)的变化而变化，因此可有效分别满足N个光伏功率变换设备处于不同工作状态下向电网供电的需求，灵活性高。
结合第二方面，在第十五种可能的实施方式中，光伏系统中的控制器可以如上述实施方式中所述的，每一个变换电路对应一个控制器，所述控制器与所述变换电路一一对应，这样每个控制器单独控制一个变换电路，灵活性高，控制方式多种多样。在一些可行的实施例中，可以采用集中控制的方式，即一个控制器集中控制每个变换电路，所述每一个变换电路采用集中的控制，光伏系统中的控制器可以根据全局的信息做出最优的控制，从整体上提升系统的性能，效率更高。
结合第二方面，在第十六种可能的实施方式中，所述光伏系统中的所述N个光伏组件的交流测量信号在同一个周期内的振幅相互抵消，一般的，所述N个交流测量信号在相互叠加后形成的叠加信号的振幅为零或小于等于设置的阈值，上述第二方面的均基于所述叠加信号为零来设置所述N个交流测量信号的频率、振幅与相位。所述光伏系统还可以根据所述叠加信号的振幅小于或等于设置的阈值来设置N个交流测量测量信号的频率、振幅与相位。可以理解的，通过目标函数设置的更加松弛，可以进一步的扩大可行解的范围，因此所述光伏系统在设置N个交流测量信号时具有更加灵活，也更加多样。一般的，所述光伏系统设置的阈值，在同时对N个光伏组件进行等效阻抗测量时，N个交流测量信号所引起的波动不会超出光伏系统在工作状态下的正常的功率波动，因此可以保证在所述光伏系统正常工作的时候，同时得到N个光伏组件的等效阻抗。同理的，光伏系统中只有一个交流测量信号对其对应的光伏组件进行等效阻抗测量时，所述一个交流测量信号的振幅小于等于设置的阈值，从而单个的交流测量信号也不会引起所述光伏系统的在正常工作状态的功率波动超出正常范围。
第三方面，本申请提供了一种光伏功率变换设备，所述光伏功率变换设备包括变换电路、控制器、输入端与输出端，所述输入端与对应光伏组件的输出端连接，所述输出端与电压母线连接或其他光伏功率变换设备连接，所述变换电路为DC/DC变换电路或DC/AC逆变电路；所述控制器采用了第一方面任一种可能的实施方式所提供的多机光伏组件的等效阻抗测量方法，所述控制器包括：
所述控制器用于在光伏组件平均输出电压保持在一定范围内时，生成至少一个交流测量信号，同时可以设置所述交流测量信号的频率、振幅与相位，所述至少一个交流测量信号相位不同，所述至少一个交流测量信号用于在同一个周期内的振幅相互或者与其它交流测量信号叠加抵消；同时所述控制器还根据参考电压、光伏组件的输出电压和交流测量信号生成至少一个驱动信号，并根据所述至少一个驱动信号控制变换电路对应连接的所述光伏组件分别输出包含交流测量信号频率的电压与电流，所述参考电压为所述光伏功率变换设备在向所述电网供电状态下的参考输入电压；
所述控制器，还用于同步N个光伏组件的等效阻抗测量，使所述光伏组件中同时进行等效阻抗测量。
所述控制器，还用于获取在所述至少一个驱动信号控制下的所述光伏组件在所述交流测量信号的频率下对应的输出电压和输出电流；同时用于根据至少一个光伏组件在所述交流测量信号的频率下对应的电压分量和电流分量，获得所述光伏组件的等效阻抗。
结合第三方面，在第一种可能的实施方式中，所述控制器生成交流测量信号包括：
所述控制器，用于生成指定频率、指定振幅、指定相位的交流测量信号，所述交流测量信号具有如所述第一方面与第二方面所述特征，使得所述生成的交流测量信号在同一个周期内相互振幅相互抵消；
结合第三方面，在第二种可能的实施方式中，所述控制器还根据参考电压、光伏组件的输出电压和交流测量信号生成驱动信号，包括:
所述控制器根据对应变换电路的参考电压和所述对应交流测量信号叠加得到第二参考电压；然后所述控制器将所述第二参考电压和所述对应光伏组件的当前输出电压生成第一调制波，并根据所述第一调制波生成所述驱动信号。
或，所述控制器根据对应变换电路参考电压和所述对应光伏组件的当前输出电压生成第二调制波；然后所述控制器将所述第二调制波和所述对应交流测量信号叠加得到第三调制波，并根据所述第三调制波生成所述驱动信号。
结合第三方面，在第三种可能的实施方式中，所述控制器还包括使所述的光伏组件同时进行等效阻抗测量，所述控制器具有通信功能，对于所述光伏系统中主测量组或主测量变换电路，所述控制器用于将主测量组或主测量变换电路的测量启动信号发送到同一光伏系统的从测量组或从测量变换电路；对于光伏系统的从测量组或从测量变换电路，所述控制器用于获取同一光伏系统中主测量组或主测量变换电路中发出的启动测量信号，所述启动信号的传输协议可以利用PLC通信等有线通信或者wifi通信等无线通信等其他通信方式。
结合第三方面，在第四种可能的实施方式中，所述控制器还包括使所述的光伏组件同时进行等效阻抗测量，所述控制器可以不采用通信的方式，而是采用主动检测的方式进行不同光伏功率变换设备之间的同步。所述控制器获取所述光伏系统中的从测量组或从测量变换电路检测光伏功率变换设备电网侧的电压波动信号；然后所述控制器确认电压波动信号是否包含主测量组或主测量变换电路的等效阻抗测量信号对应频率的波动信号，最后所述控制器控制所述从测量组或从测量变换电路进行等效阻抗测量。
结合第三方面，在第五种可能的实施方式中，所述控制器用于获得所述光伏组件的等效阻抗，包括，所述控制器首先采集在驱动信号控制下的光伏组件的输出电压和输出电流；然后所述控制器根据交流测量信号的频率对光伏组件的采样输出电流和输出电压进行频域滤波，得到光伏组件的对应交流测量信号频率的输出电压和输出电流；最后所述控制器根据光伏组件的对应交流测量信号频率的输出电压和输出电流，计算光伏组件的等效阻抗。
应理解的是，本申请上述多个方面的实现和有益效果可互相参考。
附图说明
图1是现有技术提供的典型光伏组件阻抗测量系统的结构示意图；
图2是本申请提供的光伏系统的应用场景示意图；
图3是本申请提供的光伏系统的结构示意图；
图3-1、3-2、3-3是本申请提供的光伏系统的结构实例示意图；
图4是本申请提供的光伏组件的控制器的结构示意图；
图5是本申请提供的光伏系统的另一结构示意图；
图6是本申请提供的光伏系统的另一结构示意图；
图7是本申请提供的光伏系统的另一结构示意图；
图8是本申请提供的光伏系统的另一结构示意图；
图9是本申请提供的光伏系统的另一结构示意图；
图10是本申请提供的光伏系统的另一结构示意图；
图11是本申请提供的光伏组件的等效阻抗测量方法的流程示意图。
具体实施方式
本申请提供的光伏系统可适用于不同的应用场景，比如，光伏供电场景、光储混合供电场景等。其中，光伏供电场景中，供电电源为光伏组件；光储混合供电场景中，供电电源包括光伏组件和储能电池组串。下面以光伏供电场景为例进行说明。
参见图2，图2是本申请提供的光伏系统的应用场景示意图。本申请提供的光伏系统包括N个变换电路与至少一个控制器，N个光伏组件分别连接各自变换电路的输入端，光伏组件与变换电路一一对应，N个变换电路的输出端依次串联连接，N个变换电路没有串联的第一端与第二端与母线连接。在光伏供电场景下，变换电路可以为图1所示的DC/DC变换电路，电网可以为图1所示的交流电网。电网为交流电网时，所述光伏系统还包括逆变器，N个光伏功率变换设备各自串联后，位于首尾的光伏功率变换设备连接到逆变器，逆变器的输出端连接到交流电网或家用交流用电设备。可选的电网也可以为直流电网，为直流设备使用。可选的图1中的变换电路也可以是DC/AC逆变电路，N个逆变电路输出端之间串联，N个逆变电路输出端没有串联的第一端与第二端与交流母线连接，交流母线直接与电网连接或家用交流用电设备。在光伏系统开始运行后，N个DC/DC变换电路可将与其输入端相连的光伏组件产生的直流电经过直流变换成电压为预设值的直流电，N个DC/DC变换电路串联后，将串联后直流电输出至逆变电路，逆变电路将N个DC/DC转换电路输出的直流电逆变为交流电，进而实现对交流电网或者交流负载(如家用设备)等多种类型的用电设备进行供电。由于光伏系统中的DC/DC变换电路可在向交流电网或者交流负载正常供电的基础上，实现同时对N个光伏组件的等效阻抗的测量，因此在光伏组件等效阻抗测量时并不会影响光伏系统的发电量，适用性强，效率高。
上述只是对本申请提供的光伏系统的应用场景进行示例，而非穷举，本申请不对应用场景进行限制。
下面结合图3至图10对本申请提供的光伏系统、多机等效阻抗测量方法以及光伏功率变换设备的工作原理进行示例说明。
参见图3，图3是本申请提供的光伏系统的一结构示意图。如图3所示，光伏系统包括4个光伏组件10和4个光伏功率变换设备11，4个光伏组件10分别连接各自光伏功率变换设备11的输入端，4个光伏功率变换设备11依次串联连接，4个光伏功率变换设备11没有串联的第一端与第二端与母线连接。其中，如图4所示，光伏功率变换设备111分别包括变换电路1111和控制器1112，变换电路1111的输入端连接光伏功率变换设备111的输入端，变换电路1111的输出端连接光伏功率变换设备111的输出端，变换电路1111用于将光伏组件101的输出电压变换为光伏功率变换设备111在向电网供电状态下的输出电压。控制器1112输出驱动电压到变换电路1111，该驱动电压电压中包含等效组抗测量信号，然后采集光伏组件的电压与电路，根据光伏组件的电压与电路输出该光伏组件的等效阻抗。
在一可选实施方式中，光伏系统同时对4个光伏组件10进行等效阻抗测量，4个光伏功率变换设备11各自的控制器分别产生4个交流测量信号，4个交流测量信号的频率相同，初始相位依次相差360°/4，分别为：光伏功率变换设备111中控制器产生的交流测量信号的相位为0°，光伏功率变换设备112中控制器产生的交流测量信号的相位为90°，光伏功率变换设备113中控制器产生的交流测量信号的相位为180°，光伏功率变换设备114中控制器产生的交流测量信号的相位为270°。4个光伏组件10的交流测量信号在同一个周期内的振幅叠加相互抵消，然后4个光伏功率变换设备11中的控制器分别根据各自参考电压和交流测量信号生成4个驱动信号，并根据驱动信号分别控制4个光伏组件10的输出电压，其中，参考电压为4个光伏功率变换设备11分别在向电网供电状态下的参考输入电压。之后，4个光伏功率变换设备11中的控制器分别获取4个光伏组件10在驱动信号控制下各自交流测量信号对应频率的输出电压和输出电流，进而基于4个光伏组件10在各自交流测量信号对应频率下的输出电压和输出电流，同时确定4个光伏组件10的等效阻抗。
上述控制器具体结构如图5所示，图5是本申请提供的光伏功率变换设备的控制器的结构示意图。如图5所示，该控制器包括控制模块11121、同步模块11122和获取模块11123。
上述控制模块11121根据参考电压Vref1和频率为ω、相位为φ的交流测量信号Vref2生成驱动信号。控制模块生成驱动信号的同时，同步模块11122会将启动信号通知到光伏系统中的其他光伏功率变换设备，光伏系统中的其他光伏功率变换设备接收到启动信号后，同时开始进行等效阻抗测量。控制模块生成驱动信号后，将驱动信号输出至变换电路1111，以使驱动信号通过控制变换电路1111控制光伏组件101的输出电压v与输出电流i(即光伏功率变换设备111的输入端电压与输入端电流)。之后，获取模块11123采集在驱动信号控制下时间间隔Δt内光伏组件101的输出电压和输出电流，并根据控制模块11121发送的频率ω，对时间间隔Δt内光伏组件101的输出电压和输出电流进行频域滤波，得到光伏组件101在频率ω的输出电压v(ω)和输出电流i(ω)，并根据光伏组件101在频率ω的输出电压v(ω)和输出电流i(ω)输，确定光伏组件101的等效阻抗Z(ω)。
进一步地，请参见图6，图6是本申请提供的光伏功率变换设备的控制器的另一结构示意图。如图6所示，控制模块11121包括控制单元111211和测量信号生成单元111212，获取模块11123包括采样单元111231和滤波单元111232，控制器还包括确定单元111233，同步模块11122用于各个光伏功率变换设备之间的同步。
光伏系统工作时，光伏系统中的4个光伏功率变换设备11处于运行状态，各个光伏功率变换设备分别根据自身以及与其连接的光伏组件的当前的工作状态确定参考电压Vref1，并将参考信号Vref1发送到光伏功率变换设备各自的控制单元中。其中，光伏系统中4个光伏功率变换设备11处于非限功率工作状态下时，各个光伏功率变换设备执行最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)来最大化输出功率；光伏系统中4个光伏功率变换设备处于限功率工作状态下时，各个光伏功率变换设备主动限制输出功率。参考电压Vref1为各个光伏功率变换设备在向电网供电状态下的参考输入电压，换句话说，在各个光伏组件的等效阻抗的整个测量期间，可通过使各个光伏组件的输出电压平均值维持等于Vref1的方式，维持光伏系统的正常发电运行。
光伏系统启动对系统内的所有光伏组件同时进行等效阻抗测量时，光伏功率变换设备111中的测量信号生成单元111212根据设定的频率ω、相位φ和幅值A生成交流测量信号Vref2。与此同时，同步模块11122将光伏功率变换设备111启动测量等效阻抗的信号传递给该光伏系统中的光伏功率变换设备112、光伏功率变换设备113以及光伏功率变换设备114，光伏功率变换设备112、光伏功率变换设备113以及光伏功率变换设备114中各自的同步模块检测到光伏功率变换设备111发出的启动信号后，同时启动测量各自连接的光伏组件的等效阻抗。具体的，光伏功率变换设备112对光伏组件102进行等效阻抗测量、光伏功率变换设备113对光伏组件103进行等效阻抗测量、光伏功率变换设备114对光伏组件104进行等效阻抗测量。光伏功率变换设备112、光伏功率变换设备113以及光伏功率变换设备114中各自的测量信号生成单元根据设定的频率ω、相位φ和幅值A生成各自的交流测量信号。4个测量信号生成单元各自生成的交流测量信号频率ω相同、幅值A相同，相位φ不同，相位依次相差360°/4。以测量信号生成单元111212生成的交流测量信号的相位为基准，即测量信号生成单元111212生成的交流测量信号的相位为基准为0°，则光伏功率变换设备112、光伏功率变换设备113以及光伏功率变换设备114中各自生成的交流测量信号的相位分别为、90°、180°、270°。4个测量信号生成单元各自生成的交流测量信号在同一个周期内相互叠加抵消，即可以测量各自的光伏组件的等效阻抗，也不会引起光伏系统的功率波动。
4个光伏功率变换设备中各自的测量信号生成单元生成交流测量信号后，将各自的交流测量信号输入到控制单元。具体的，对于光伏功率变换设备111，将交流测量信号Vref2发送到控制单元111211中，控制单元根据参考信号Vref1、交流测量信号Vref2以及光伏组件101当时的输出电压Vpv生成驱动信号。其中光伏组件输出电压Vpv由光伏功率变换设备111的采样单元111231采集光伏组件101在时间间隔Δt内的输出电压，并将采集到输出电压Vpv输出到控制单元111211。控制单元111211生成驱动信号后，控制单元111211将驱动信号输出至光伏功率变换设备111的变换电路1111中，光伏系统中其他控制单元同样将各自的驱动信号输出到各自对应的变换电路中。该驱动信号用于控制变换电路1111中半导体开关器件的开关状态，从而在光伏组件101端口产生电压和电流包含对应的交流信号，同时维持光伏组件101的输出电压平均值等于参考电压Vref1。
特殊的，4个光伏功率变换设备中各自的交流测量信号后是由一个控制器中的信号生成单元产生，如控制器1112中信号生成单元111212同时生成四个不同的交流测量信号，然后分别将四个不同的交流测量信号输入到控制单元中，最终生成控制4个光伏功率变换设备的4个驱动信号，该种方式控制更加集中，不需要额外的同步设备，有利于系统的简化。
对于光伏功率变换设备111包含变换电路1111与光伏阻抗检测单元1112，其中变换电路1111为DC/DC变换电路，该DC/DC变换电路包括Boost电路，该Boost电路包括第一电感和第一开关管。Boost电路的正输入端通过第一电感和第一开关管连接Boost电路的负输出端。光伏功率变换设备根据驱动信号控制第一开关管的导通时长，从而实现对光伏组件的输出电压的控制。如图7，可选的，变换电路1111也可以为逆变器，该逆变器包括逆变电路，该逆变电路包括第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂。第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂均并联至逆变电路的输入端，驱动信号包括第一驱动子信号、第二驱动子信号和第三驱动子信号。光伏功率变换设备分别根据第一驱动子信号、第二驱动子信号和第三驱动子信号，控制第一相桥臂的开关管的导通时长、第二相桥臂的开关管的导通时长和第三相桥臂的开关管的导通时长，从而实现对光伏组件的输出电压的控制。
4个驱动信号输出到变换电路后，4个光伏组件的输出电压与输出电流中就包含有交流测量信号的信息。光伏发电系统中的4个光伏功率变换设备各自的采用单元采集各自对应光伏组件时间间隔Δt内的电压与电流。具体的，对于光伏功率变换设备111，利用其采用单元111231采集光伏组件101在时间间隔Δt内的的电压Vpv与电流Ipv。然后采集单元111231将采集光伏组件101的电压与电流输出到滤波单元111232中，滤波单元111232根据交流测量信号的频率ω对电压Vpv与电流Ipv进行滤波，得到在频率ω下的输出电压Vpv(ω)与输出电流Ipv(ω)。最后，确定单元111233根据光伏组件101在频率ω下的输出电压Vpv(ω)与输出电流Ipv(ω)，确定光伏组件101的等效阻抗Z(ω)＝Vpv(ω)/Ipv(ω)。光伏系统中其他的光伏功率变换设备，光伏功率变换设备102、光伏功率变换设备103与光伏功率变换设备104各自的滤波单元同样对各自的光伏组件的输出电压与输出电流进行滤波，然后各自得到在频率ω下对于的输出电压与输出电流，最后，根据滤波后的输出电压与输出电压获得各自光伏组件的等效阻抗。
光伏功率变换设备中的同步模块，用于同步光伏系统中的光伏功率变换设备，使光伏功率变换设备同时开始对各自连接的光伏组件进行等效阻抗测量。同步模块可以采用有线或无线的方式将信号发送到光伏系统中其他的光伏功率变换设备。采用有线通信方式时，可以采用PLC通信，PLC通信可以不用部署额外的物理通信线路，利用光伏功率变换设备之间连接的已有的电力线进行通信。同步模块将启动信号加载到光伏功率变换设备之间的电力线上，将启动信号发送到与其连接的其他光伏功率变换设备，其他光伏功率变换设备中的同步模块接收到启动信号后，各个光伏功率变换设备同时开始对与其连接的光伏组件进行等效阻抗测量。可选的，采用有线通信的方式也可以采用其他的技术，如以太等，在此不做限制。采用无线的通信方式时，可以避免物理通信线路的部署，降低光伏系统的维护成本。采用无线通信方式时，可以使用wifi、5G、蓝牙等多个通信方式，在此不做限制。
进一步的，光伏功率变换设备中的同步模块可以不采用通信模块，同步模块的作用是使光伏系统的中所有的光伏功率变换设备，同时对与其连接的光伏组件进行等效阻抗测量。如图6中的光伏系统，光伏功率变换设备111开始对光伏组件101进行等效阻抗测量时，会在光伏功率变换设备111中加载包含交流测量信号的驱动信号，该交流测量信号会引起整个光伏系统轻微的抖动，该抖动包含了频率为ω的交流测量信号频率分量，因此，光伏系统中其他的光伏功率变换设备中的同步模块，通过检测该波动，检测到该波动中包含有频率为ω的信号分量，确认光伏功率变换设备111启动了光伏等效阻抗测量。然后光伏功率变换设备各自启动光伏等效阻抗测量。
由于所述光伏系统中的各个控制器启动测量光伏组件的等效阻抗的顺序有先后，而前述各个交流测量信号的相位设置的前提是所述光伏系统中的所有的控制器同时开始测量，因此在实际的测量过程中，如果还按照同时启动测量前提下设置的相位去设置实际中的交流测量信号相位，必然会出现光伏系统中所有的交流测量信号在同一个周期内振幅叠加不为零的状况。但是，由于存在同步模块，根据控制器所采用同步模块的类型，可以合理的得到各个光伏功率变换设备启动测量光伏组件等效阻抗的时延差，同时所述交流测量信号的频率已知，因此可以根据时延差与频率推到出实际交流测量信号与理论交流测量信号之间的相位差，对该相位进行补偿，将可以使得所述从测量组与主测量组对应的交流测量信号或第一个启动测量的光伏设备与其他光伏设备对应的交流测量信号在同一个周期内的振幅叠加相互抵消。
本实施例各个光伏功率变换设备中的测量信号生成单元产生的交流测量信号频率相同幅值相同，相位依次相差360°/N，其中N为光伏系统中对光伏组件的数量，不同光伏组件间所承载的交流测量信号在同一个周期内相互抵消。因此光伏系统在测量系统内多个光伏组件的等效阻抗时，不会引起光伏系统的功率波动，保证光伏系统持续稳定的工作。
在另一可选的实施方式中，光伏系统同时对4个光伏组件10进行等效阻抗测量。首先光伏系统将4个光伏组件分为两组。如图7所示，光伏组件101与光伏功率变换设备111、光伏组件102与光伏功率变换设备112为第一组，光伏组件103与光伏功率变换设备113、光伏组件104与光伏功率变换设备114为第二组。分组后，第一组与第二组的光伏功率变换设备中各自的测量信号生成单元分别根据设定的频率ω、相位φ和幅值A生成交流测量信号。具体的，第一组与第二组生成的交流测量信号频率ω与幅值A在组内与组间均相同，而相位φ在组内相同在组间不同，组间依次相差360°/2，2为整个光伏系统对光伏组件所分的组数，以第一组中的所产生的交流测量信号的相位为基准，即第一组中，光伏功率变换设备111与光伏功率变换设备112中各自产生的交流测量信号的相位为0°，则第二组中，光伏功率变换设备113与光伏功率变换设备114中各自产生的交流测量信号的相位为180°。4个测量信号生成单元各自生成的交流测量信号在同一个周期内相互叠加抵消，既可以测量各自的光伏组件的等效阻抗，也不会引起光伏系统的功率波动。
与前述实施例相同，本实施例同样需要同步模块。本实施例中，其中一组为主测量组，其余为从测量组，具体的，第一组为主测量组，第二组为从测量组。主测量组首先启动对本组内光伏组件101与光伏组件102的等效阻抗测量，光伏功率变换设备111与光伏功率变换设备112中各自的测量信号生成单元分别生成交流测量信号后，光伏功率变换设备111与光伏功率变换设备112将第一组的启动等效阻抗测量信号发送到从测量组，即第二组，第二组接收到第一组的启动等效阻抗测量信号后，开始对第二组内的光伏组件103与光伏组件104进行等效阻抗测量。从测量组内的光伏功率变换设备113与光伏功率变换设备114中各自的测量信号生成单元分别生成交流测量信号。
第一组与第二组的4个光伏功率变换设备中各自的测量信号生成单元生成交流测量信号后，将各自的交流测量信号输入到控制单元。具体的，对于第一组中的光伏功率变换设备111，将交流测量信号Vref2发送到控制单元111211中，控制单元根据参考信号Vref1、交流测量信号Vref2以及光伏组件101当时的输出电压Vpv生成驱动信号。其中光伏组件输出电压Vpv由光伏功率变换设备111的采样单元111231采集光伏组件101在时间间隔Δt内的输出电压，并将采集到输出电压Vpv输出到控制单元111211。控制单元111211生成驱动信号后，控制单元111211将驱动信号输出至光伏功率变换设备111的变换电路1111中，光伏系统中其他控制单元同样将各自的驱动信号输出到各自对应的变换电路中。该驱动信号用于控制变换电路1111中半导体开关器件的开关状态，从而在光伏组件101端口产生电压和电流包含对应的交流信号，同时维持光伏组件101的输出电压平均值等于参考电压Vref1。
第一组与第二组的4个驱动信号输出到变换电路后，4个光伏组件的输出电压与输出电流中就包含有交流测量信号的信息。光伏发电系统中的4个光伏功率变换设备各自的采用单元采集各自对应光伏组件时间间隔Δt内的电压与电流。具体的，对于光伏功率变换设备111，利用其采用单元111231采集光伏组件101在时间间隔Δt内的的电压Vpv与电流Ipv。然后采集单元111231将采集光伏组件101的电压与电流输出到滤波单元111232中，滤波单元111232根据交流测量信号的频率ω对电压Vpv与电流Ipv进行滤波，得到在频率ω下的输出电压Vpv(ω)与输出电流Ipv(ω)。最后，确定单元111233根据光伏组件101在频率ω下的输出电压Vpv(ω)与输出电流Ipv(ω)，确定光伏组件101的等效阻抗Z(ω)＝Vpv(ω)/Ipv(ω)。光伏系统中其他的光伏功率变换设备，第一组的光伏功率变换设备102、第二组的光伏功率变换设备103与光伏功率变换设备104各自的滤波单元同样对各自的光伏组件的输出电压与输出电流进行滤波，然后各自得到在频率ω下对于的输出电压与输出电流，最后，根据滤波后的输出电压与输出电压获得各自光伏组件的等效阻抗。
本实施例光伏系统中各个光伏功率变换设备中测量信号生成单元产生的交流测量信号在组内与组间频率ω相同幅值ω相同，相位φ在组内相同，组间不同，组间相位依次相差360°/M，其中M为光伏系统中对光伏组件分组的组数，不同组间的交流测量信号在同一个周期内相互抵消，不同组之间的M相同。
可以看出，不同组间的测量信号生成单元各自生成的交流测量信号在同一个周期内相互叠加抵消，因此光伏系统在测量系统内多个光伏组件的等效阻抗时，不会引起光伏系统的功率波动，保证光伏系统持续稳定的工作。
在另一可选的实施方式中，光伏系统同时对6个光伏组件10进行等效阻抗测量。首先光伏系统将6个光伏组件分为两组。如图8所示，光伏组件101与光伏功率变换设备111、光伏组件102与光伏功率变换设备112、光伏组件103与光伏功率变换设备113为第一组，光伏组件104与光伏功率变换设备114、光伏组件105与光伏功率变换设备115、光伏组件106与光伏功率变换设备116为第二组，即每组包含3个光伏组件。同样的，分组也可以不均分，如第一组包含两个光伏组件，即光伏组件101与光伏功率变换设备111、光伏组件102与光伏功率变换设备112为第一组；第二组包含四个光伏组件，即光伏组件103与光伏功率变换设备113、光伏组件104与光伏功率变换设备114、光伏组件105与光伏功率变换设备115、光伏组件106与光伏功率变换设备116为第二组。分组后，第一组与第二组的光伏功率变换设备中各自的测量信号生成单元分别根据设定的根据设定的频率ω、相位φ和幅值A生成交流测量信号。
具体的，第一组与第二组均分，每个组包含三个光伏组件时：第一组与第二组生成的交流测量信号幅值A在组内相同，组间相同或不同，具体的，第一组的振幅为A1，第二组的振幅为A2；频率ω在组内相同，在组间不同或相同，具体的，第一组的频率为ω1，第二组的频率为ω2；而相位φ在组内不同，组内依次相差360°/3，3为组内中光伏组件的个数，组间的相位相同或不同。第一组中，以第一组中光伏功率变换设备111所产生的交流测量信号的相位为基准，即第一组光伏功率变换设备111所产生的交流测量信号的相位为0°，第一组中光伏功率变换设备112所产生的交流测量信号的相位为120°，第一组中光伏功率变换设备113所产生的交流测量信号的相位为240°；第二组中，以第二组中光伏功率变换设备114所产生的交流测量信号的相位为基准，即第二组光伏功率变换设备114所产生的交流测量信号的相位为0°，第一组中光伏功率变换设备115所产生的交流测量信号的相位为120°，第二组中光伏功率变换设备116所产生的交流测量信号的相位为240°。
具体的，第一组与第二组不均分，第一组包含两个光伏组件，第二组包含四个光伏组件时：第一组与第二组生成的交流测量信号幅值A在组内相同，在组间不同或相同，具体的，第一组的振幅为A1，第二组的振幅为A2；频率ω在组内相同，在组间不同或相同，具体的，第一组的频率为ω1，第二组的频率为ω2；而相位φ在组内不同，第一组中组内交流测量信号依次相差360°/2，第二组中组内交流测量信号依次相差360°/4，除数2和4为组内中光伏组件的个数，组间的相位相同或不同。第一组中，以第一组中光伏功率变换设备111所产生的交流测量信号的相位为基准，即第一组光伏功率变换设备111所产生的交流测量信号的相位为0°，第一组中光伏功率变换设备112所产生的交流测量信号的相位为180°；第二组中，以第二组中光伏功率变换设备113所产生的交流测量信号的相位为基准，即第一组光伏功率变换设备113所产生的交流测量信号的相位为0°，第二组中光伏功率变换设备114所产生的交流测量信号的相位为90°；第二组中光伏功率变换设备115所产生的交流测量信号的相位为180°，第二组中光伏功率变换设备116所产生的交流测量信号的相位为270°。
光伏系统中各组光伏功率变换设备生成交流测量信号之后，对各自对应的光伏组件进行等效阻抗测量，之后的步骤与前述实施例一致，不在详细赘述。需要指出的是，在确定单元，各个光伏功率变换设备中的滤波单元对采集单元采集到的各自对应光伏组件的输出电压与输出电流滤波时，需要根据各自对应的交流测量信号的频率ω进行滤波。具体的对比本实施例中，光伏系统对光伏组件均分的场景，第一组中各个滤波单元对各自对应光伏组件的输出电压Vpv与输出电流Ipv进行滤波，得到在频率ω1下的输出电压Vpv(ω1)与输出电流Ipv(ω1)；第二组中各个滤波单元对各自对应光伏组件的输出电压Vpv与输出电流Ipv进行滤波，得到在频率ω2下的输出电压Vpv(ω2)与输出电流Ipv(ω2)。最后，第一组中的各个光伏功率变换设备的确定单元根据各自光伏组件在频率ω1下的输出电压Vpv(ω1)与输出电流Ipv(ω1)，确定光伏组件101的等效阻抗Z(ω1)＝Vpv(ω1)/Ipv(ω1)；第二组中的各个光伏功率变换设备的确定单元根据各自光伏组件在频率ω2下的输出电压Vpv(ω2)与输出电流Ipv(ω2)，确定光伏组件101的等效阻抗Z(ω2)＝Vpv(ω2)/Ipv(ω2)。
本实施例光伏系统中各个光伏功率变换设备中测量信号生成单元所产生的交流测量信号在组内频率相同幅值相同，相位上，组内的各个交流测量信号相位依次相差360°/Z，其中Z为组内光伏组件的个数，因此组内的交流测量信号在同一个周期内相互抵消。不同组之间的Z可以不同，不同组之间的频率ω与振幅A可以相同也可以不同。
可以看出，无论光伏系统对光伏组件分组是均分还是不均分，每组内的测量信号生成单元各自生成的交流测量信号在同一个周期内相互叠加抵消，则不同组之间叠加时也不会产生波动，因此光伏系统在测量系统内多个光伏组件的等效阻抗时，也不会引起光伏系统的功率波动，保证光伏系统持续稳定的工作。
在另一可选的实施方式中，光伏系统同时对4个光伏组件10进行等效阻抗测量。首先光伏系统将4个光伏组件分为两组。如图9所示，第一组包含一个光伏组件，第二组包含3个光伏组件。具体的，光伏组件101与光伏功率变换设备111为第一组；光伏组件102与光伏功率变换设备112、光伏组件103与光伏功率变换设备113、光伏组件104与光伏功率变换设备114为第二组，即每组包含3个光伏组件。分组后，第一组与第二组的光伏功率变换设备中各自的测量信号生成单元分别根据设定的根据设定的频率ω、相位φ和幅值A生成交流测量信号。
具体的第一组与第二组生成的交流测量信号频率ω在组内与组间均相同；幅值A在组内相同，在组间不同，具体的，第一组交流测量信号的幅值A为A1，第二组交流测量信号的幅值A为A2，其中A1/A2＝3,3为第一组与第二组组内包含的光伏组件的数量比值。更一般的，组内中不同的交流测量信号的幅值可以不同，具体的，第一组光伏功率变换设备111产生的交流测量信号的幅值A为A1，第二组光伏功率变换设备112产生的交流测量信号的幅值A为A2、光伏功率变换设备113产生的交流测量信号的幅值A为A3、光伏功率变换设备114产生的交流测量信号的幅值A为A4，其中A1＝A2+A3+A4，A2、A3、A4的值可以不同。而相位φ在组内相同，组间依次相差360°/2，2为光伏系统对系统内的光伏组件分组的组数。具体的，以第一组中的所产生的交流测量信号的相位为基准，即第一组中光伏功率变换设备111产生的交流测量信号的相位为0°，则第二组中，光伏功率变换设备112、光伏功率变换设备113与光伏功率变换设备114中各自产生的交流测量信号的相位为180°。
光伏系统中各组光伏功率变换设备生成交流测量信号之后，对各自对应的光伏组件进行等效阻抗测量，之后的步骤与前述实施例一致，不在详细赘述。
本实施例中光伏系统中各个光伏功率变换设备中测量信号发生单元所产生的交流测量信号的频率在组间与组内均相同；在振幅A上，组内的不同交流测量信号的幅值A可以不同，不同组中组内的各个交流测量信号的幅值A之和在组间相等；在相位φ上，不同组间的交流测量信号的相位依次相差360°/M，其中M为光伏系统对系统内光伏组件分组的组数，保证不同组的交流测量信号在同一个周期内相互抵消。因此光伏系统在测量系统内多个光伏组件的等效阻抗时，也不会引起光伏系统的功率波动，保证光伏系统持续稳定的工作。
总结，光伏系统可以对系统内的光伏组件进行不同的分组，然后根据分组情况，在不同的交流测量信号在同一个周期内相互抵消的前提下，生成特定的交流测量信号，特定的光伏功率变换设备所产生的交流信号的幅值、相位、频率都可以不同。这样保证了交流测量信号不会引起光伏系统的输出功率出现抖动，保证光伏系统在对多个光伏组件进行阻抗测量的同时，不会引起其工作状态，保证其输出频率不出现较大波动，提高效率。
在另一可选的实施方式中，光伏系统中光伏功率变换设备中的测量信号生成单元，同时生成至少两个不同的频率的交流测量信号，可以同时获得至少两个不同频率下光伏组件的等效阻抗，提高效率。
光伏系统启动对系统内的所有光伏组件同时进行等效阻抗测量时，如图10所示,光伏功率变换设备111中的测量信号生成单元111212根据设定的频率ω(ω1,ω2)、相位φ和幅值A生成交流测量信号Vref2(ω1,ω2)，交流测量信号中包含了两个频率(ω1,ω2)。基于光伏系统中的同步模块，光伏系统中的其他光伏功率变换设备同时对各自连接的光伏组件进行等效阻抗测量。具体的，光伏功率变换设备112、光伏功率变换设备113以及光伏功率变换设备114中各自的测量信号生成单元根据设定的频率ω(ω1,ω2)、相位φ和幅值A生成各自的交流测量信号，每个交流测量信号都包含两个频率第一频率和第二频率(ω1,ω2)。
具体的，4个测量信号生成单元各自生成的交流测量信号均包含第一频率ω1与第二频率ω2，ω1与ω2不同。对于四个测量信号生成单元生成的第一频率ω1分量的交流测量信号，各自的频率ω1与幅值A相同，相位φ不同，相位依次相差360°/4。以测量信号生成单元111212生成的第一频率ω1分量的交流测量信号的相位为基准，即测量信号生成单元111212生成的第一频率ω1分量的交流测量信号的相位为0°，则光伏功率变换设备112、光伏功率变换设备113以及光伏功率变换设备114中各自生成的第一频率ω1分量的交流测量信号的相位分别为90°、180°、270°。对于四个测量信号生成单元生成的第二频率ω2分量的交流测量信号，各自的频率ω2与幅值A相同，相位φ不同，相位依次相差360°/4。以测量信号生成单元111212生成的第二频率ω2分量的交流测量信号的相位为基准，即测量信号生成单元111212生成的第二频率ω2分量的交流测量信号的相位为0°，则光伏功率变换设备112、光伏功率变换设备113以及光伏功率变换设备114中各自生成的第二频率ω2分量的交流测量信号的相位分别为90°、180°、270°。第一频率分量ω1的交流信号频率的相位与第二频率分量ω2的交流信号频率的相位之间可以没有关系。这样，4个第一频率分量的交流测量信号在同一个周期内相互叠加抵消，4个第二频率分量的交流测量信号在同一个周期内相互也叠加抵消，则4个第一频率分量与4个第二频率分量在同一个周期内的信号仍然相互抵消，因此光伏系统即可以测量各自的光伏组件的等效阻抗，也不会引起光伏系统的功率波动，具有系统稳定性，同时可以获得光伏组件在多个不同频率下的等效阻抗，提高测量效率。
可选的，光伏功率变换设备111中的测量信号生成单元111212生成的交流测量信号至少包含两个不同频率还包括第三频率ω3,…,第n频率ωn，其中，n为大于1的整数。对于光伏组件101，光伏功率变换设备111中的确定单元111233根据光伏组件101在第一频率ω1的输出电压Vpv(ω1)和输出电流Ipv(ω1)，光伏组件101在第二频率ω2的输出电压Vpv(ω2)和输出电流Ipv(ω2)，…，以及光伏组件101在第n频率ωn的输出电压Vpv(ωn)和输出电流Ipv(ωn)，得到光伏组件101的等效阻抗分量Z(ω1)＝Vpv(ω1)/Ipv(ω1)，Z(ω2)＝Vpv(ω2)/Ipv(ω2)，…，Z(ωn)＝Vpv(ωn)/Ipv(ωn)。之后，确定单元111233根据光伏组件101的等效阻抗分量Z(ω1),Z(ω2)，…，Z(ωn)，得到光伏组件101的等效阻抗Z(ω)＝{Z(ω1),Z(ω2),…,Z(ωn)}。同理，光伏组件102、光伏组件103与光伏组件104也可以同时获得在不同频率下的等效阻抗。
各个光伏功率变换设备中的控制单元根据各自的参考电压、交流测量信号以及当前对应光伏组件的电压生成驱动信号，其中光伏组件的交流测量信号各自至少包含两个不同的频率，至少两个不同频率包括第一频率和第二频率；各个光伏功率变换设备中的采集单元获取在对应驱动信号控制下所述的光伏组件的输出电压与输出电流，该光伏组件的输出电压与输出电流包含有第一频率分量与第二频率分量，然后各个滤波单元根据第一频率与第二频率，对光伏组件的输出电压与输出电流进行滤波，分别获得光伏组件在第一频率分析的输出电压和输出电流以及光伏组件在第二频率的输出电压和输出电流；光伏功率变换设备基于各个光伏组件在所述第一频率的输出电压和输出电流以及光伏组件在第二频率的输出电压和输出电流，确定所述光伏组件的等效阻抗。
进一步，本申请中的以上实施例均是以光伏系统中不同的交流测量信号在同一个周期内振幅相互叠加抵消为零的目标来设置各个交流测量信号的频率、相位、振幅。同样的，在一些光伏系统对功率波动要求较低的场景，比如功率波动只要小于某个阈值即可以保证所述光伏系统的正常工作。因此，在上述光伏系统中进行光伏组件的等效阻抗测量时，可以按照所述不同的交流测量信号在同一个周期内振幅叠加小于设定阈值为目标来设置各个交流测量信号的频率、相位以及振幅。具体的，将设置的目标的范围扩大，可以更灵活的设置交流测量信号的频率、振幅与相位，使得所述光伏系统更灵活，适应性强。
一般的，该实施例也可以同前述的实施例结合，根据不同的分组，在保证光伏系统中的交流测量信号在同一个周期内相互抵消的前提下，通过设计频率、相位、幅值获得不同的交流测量信号组合。
参见图11，图11是本申请提供的多机光伏组件的等效阻抗测量方法的流程示意图。本申请实施例提供的多机光伏组件的等效阻抗测量方法适用于图5-图10所示的支持多机光伏组件等效阻抗测量的光伏系统。多机光伏组件的等效阻抗测量方法可包括步骤：
S1，生成N个振幅叠加相互抵消的交流测量信号。
首先生成N个交流测量信号，所述N个交流测量信号在同一个周期内的振幅叠加相互抵消。一般的，所述N个交流测量信号相互叠加得到叠加信号，所述叠加信号的振幅小于等于设定阈值，当所述叠加信号的振幅小于或等于设定阈值时，所述叠加信号的不会影响光伏系统的正常的工作，所述叠加信号对光伏系统的影响不会超过所述光伏系统的承受范围。
一般的，可以采用相移的方式生成N个交流测量信号，所述N个交流测量信号的相位不同，一种可行的实施方式为，所述N个交流测量信号的频率和振幅一致，所述N个交流测量信号的任意相邻两个交流测量信号的相位相差360°/N。
S2，将N个交流测量信号加载到变换电路中。
首先根据每个变换电路的参考电压和所述对应交流测量信号叠加得到第二参考电压；然后再根据所述第二参考电压和所述对应光伏组件的当前输出电压生成第一调制波，并根据所述第一调制波生成所述驱动信号，利用所述控制信号控制N个变换电路对应连接的光伏组件分别输出包含交流测量信号频率的电压与电流；
或，首先根据每个变换电路参考电压和所述对应光伏组件的当前输出电压生成第二调制波；然后再根据所述第二调制波和所述对应交流测量信号叠加得到第三调制波，并根据所述第三调制波生成所述驱动信号，利用所述控制信号控制N个变换电路对应连接的光伏组件分别输出包含交流测量信号频率的电压与电流。
S3，获取N个驱动电压控制的光伏组件的输出电压与输出电流。
根据N个驱动电压控制所述变换电路，具体的，所述驱动电压可以通过控制所述变换电路的开关管的导通与关断。所述变换电路可以对光伏组件的输出电压进行转换，而所述光伏组件的输出功率是一定的，通过控制所述光伏组件的输出电压进而可以控制所述光伏组件的输出电流，由于驱动电压中包含了所述交流测量信号，因此光伏组件的输出电压和输出电流中也包含交流测量信号的频率分量。
S4，根据N个光伏组件的输出电压和输出电流，得到N个光伏组件的等效阻抗。
获得所述N个光伏组件的输出电压与输出电流，所述输出电压与输出电流中包含有所述交流测量信号的频率分量，根据所述交流测量信号的频率对所述N个光伏组件的输出电压与输出电流进行滤波，得到所述交流测量信号对应频率下的输出电压与输出电流，在根据所述所述交流测量信号对应频率下的输出电压与输出电流做比值，得到所述N个光伏组件的等效阻抗。
本实施例组内产生的交流测量信号各自至少包含两个不同频率ω(ω1,ω2)；不同的频率分量的交流测量信号的幅值A相同，相位φ依次相差360°/N，其中N为该频率分量的交流测量信号的个数，因此不同频率分量的交流测量信号在同一个周期内信号叠加相互抵消，整个光伏系统中产生的不同频率分量的交流测量信号在同一个周期内同样叠加相互抵消。因此光伏系统在测量系统内多个光伏组件的等效阻抗时，也不会引起光伏系统的功率波动，保证光伏系统持续稳定的工作。同时可以一次性获得光伏组件在多个不同频率下的等效阻抗，提高测量效率。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (22)

1.一种光伏系统，包括N个变换电路以及至少一个控制器，所述N为大于等于2的整数；
所述每个变换电路的输入端连接对应的光伏组件，所述每个变换电路的输出端串联，所述每个变换电路都连接到所述至少一个控制器的一个；
所述至少一个控制器在光伏组件平均输出电压保持在一定范围内时，生成N个交流测量信号，所述N个交流测量信号相位不同，所述N个交流测量信号在同一个周期内的振幅叠加相互抵消；
所述至少一个控制器用于控制N个变换电路对应连接的光伏组件分别输出包含交流测量信号频率的电压与电流，其中所述电压和电流中具有交流测量信号频率的电压分量与电流分量用于测量对应光伏组件的等效阻抗。
2.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述N个交流测量信号在同一个周期内的振幅叠加相互抵消，包括：
所述至少一个控制器生成的所述N个交流测量信号在同一个周期内相互叠加，形成叠加周期信号，所述叠加周期信号的振幅小于或等于预设阈值，所述光伏系统正常工作时，所述至少一个控制器的交流测量信号小于或等于所述预设阈值。
3.根据权利要求1-2任一所述的光伏系统，其特征在于，所述N个交流测量信号，包括：
所述N个交流测量信号的频率一致；
所述N个流测量信号中任意相邻两个交流测量信号的相位相差3600/N。
4.根据权利要求1-2任一所述的光伏系统，其特征在于，所述N个交流测量信号，包括：
所述光伏系统将所述N个交流测量信号分为M组，M大于等于2小于N的整数，每组包含Z个交流测量信号，Z大于等于1的整数；
所述M组交流测量信号的频率相同；
所述M组中每一组内的交流测量信号的相位相同，所述M组交流测量信号中任意相邻两组交流测量信号的相位相差3600/M。
5.根据权利要求1-2任一所述的光伏系统，其特征在于，所述N个交流测量信号，包括：
所述光伏系统将所述N个交流测量信号分为M组，M大于等于2小于N的整数，每组包含Z个交流测量信号，Z大于等于2的整数；
所述M组交流测量信号的频率在组内相同；
所述M组中每组内任意相邻的交流测量信号的相位相差3600/Z。
6.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，每个所述N个交流测量信号至少包含两个不同的频率；
所述至少一个控制器，用于分别获取所述不同频率下的所述光伏组件的输出电压和输出电流，以获取每个所述光伏组件在不同频率下的等效阻抗。
7.根据权利要求6所述的光伏系统，其特征在于，所述至少两个不同频率为第一频率和第二频率，包括：
每个所述交流测量信号的第一频率分量在同一个周期内振幅叠加相互抵消；每个所述交流测量信号的第二频率分量在同一个周期内振幅叠加相互抵消；或每个包含所述第一频率分量与第二频率分量的交流测量信号在同一个周期内上的振幅相互叠加后实现相互抵消。
8.根据权利要求1-5任一项所述的光伏系统，其特征在于，所述光伏系统将所述N个交流测量信号分为M组，包括：
所述光伏系统将N个变换电路也分为M组，M组交流测量信号与M组变换电路一一对应，所述M组变换电路其中一组为主测量组，其余组为从测量组；
或，所述至少一个控制器生成所述N个交流测量信号，所述光伏系统将所述N个交流测量信号的其中一个交流测量信号对应的变换电路设置为主测量变换电路，其余变换电路为从测量变换电路。
9.根据权利要求8所述的光伏系统，其特征在于，所述光伏系统用于：
所述至少一个控制器首先启动测量所述主测量组或主测量变换电路对应连接的光伏组件的等效阻抗，并引起母线端口的电压波动；
所述从测量组或从测量变换电路对应的控制器检测到母线端口的电压波动后，所述至少一个控制器启动测量所述从测量组或从测量变换电路对应连接的光伏组件的等效阻抗。
10.根据权利要求1-7任一项所述的光伏系统，其特征在于，所述至少一个控制器还包括同步模块，所述同步模块包括通信单元：
所述通信单元为有线通信单元或无线通信单元，所述通信单元用于接收光伏系统的光伏组件等效阻抗测量启动信号后，所述至少一个控制器启动测量对应光伏组件的等效阻抗。
11.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述至少一个控制器用于控制N个变换电路对应连接的光伏组件分别输出包含交流测量信号频率的电压与电流，包括：
所述光伏系统中每个变换电路的参考电压和所述对应交流测量信号叠加得到第二参考电压；所述第二参考电压和所述对应光伏组件的当前输出电压生成第一调制波，并根据所述第一调制波生成所述驱动信号，以控制N个变换电路对应连接的光伏组件分别输出包含交流测量信号频率的电压与电流；
或，所述光伏系统中每个变换电路参考电压和所述对应光伏组件的当前输出电压生成第二调制波；将所述第二调制波和所述对应交流测量信号叠加得到第三调制波，并根据所述第三调制波生成所述驱动信号，以控制N个变换电路对应连接的光伏组件分别输出包含交流测量信号频率的电压与电流。
12.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述包含交流测量信号频率的电压与电流用于测量对应光伏组件的等效阻抗，包括：
所述至少一个控制器分别获取所述光伏组件的输出电压和输出电流，然后分别基于对应所述交流测量信号的频率，对每个所述光伏组件的输出电压和输出电流进行频域滤波，分别得到每个光伏组件在对应交流测量信号频率下的输出电压和输出电流，以基于每个所述光伏组件在对应交流测量信号对应频率下的输出电压和输出电流获取每个所述光伏组件的等效阻抗。
13.根据权利要求1或7所述的光伏系统，其特征在于，所述至少两个不同频率为第一频率和第二频率，包括：
所述至少一个控制器，用于分别获取所述光伏组件的输出电压和输出电流，进而分别基于对应所述交流测量信号第一频率与第二频率，对每个所述光伏组件的输出电压和输出电流进行频域滤波，从而分别得到每个光伏组件在所述第一频率下的输出电压和输出电流和在所述第二频率下的输出电压和输出电流，以分别获得每个所述光伏组件对应所述第一频率和第二频率的等效阻抗。
14.根据权利要求1-13任一项所述的光伏系统，其特征在于，所述变换电路为DC/DC变换电路，所述光伏系统还包括正负直流母线，N个所述DC/DC变换电路串联连接在所述正负直流母线之间。
15.根据权利要求1-13任一项所述的光伏系统，其特征在于，所述变换电路为DC/AC逆变电路，所述光伏系统还包括正负交流母线，N个所述DC/AC逆变电路串联或并联连接连接到所述正负交流母线之间。
16.一种光伏组件的等效阻抗测量方法，用于光伏系统中N个光伏组件的阻抗测量，其特征在于，所述N个光伏组件的输出端分别用于连接对应变换电路输入端，N个所述变换电路的输出端串联，所述方法包括：
当光伏组件平均输出电压保持在一定范围内时，生成N个交流测量信号，所述交流测量信号的相位不同，使得所述N个交流测量信号在同一个周期内的振幅叠加相互抵消；
控制N个变换电路对应连接的光伏组件分别输出包含交流测量信号频率的电压与电流，其中所述电压和电流包含的交流测量信号的频率分量用于测量对应光伏组件的等效阻抗。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，其特征在于，使得所述N个交流测量信号在同一个周期内的振幅叠加相互抵消，包括：
生成的所述N个交流测量信号在同一个周期内相互叠加，形成叠加周期信号，所述叠加周期信号的振幅小于光伏系统设置阈值，所述叠加周期信号的振幅小于光伏系统设置阈值时，所述光伏系统可以正常工作。
18.根据权利要求16-17任一项所述的方法，其特征在于，生成N个交流测量信号，包括：
所述N个交流测量信号的频率一致；
所述N个流测量信号中任意相邻两个交流测量信号的相位依次相差为3600/N。
19.根据权利要求16-17任一项所述的方法，其特征在于，生成N个交流测量信号，包括：
将所述N个交流测量信号分为M组，M为大于等于2小于N的整数，每组包含Z个交流测量信号，Z大于等于1的整数；
所述M组交流测量信号的频率一致；
所述M组中每一组内的交流测量信号的相位相同，所述M组交流测量信号中任意相邻两组交流测量信号相位相差3600/M。
20.根据权利要求16-17任一项所述的方法，其特征在于，生成N个交流测量信号，包括：
将所述N个交流测量信号分为M组，M为大于等于2小于N的整数，每组包含Z个交流测量信号，Z大于等于1的整数；
所述M组交流测量信号的频率在组内相同；
所述M组中每一组内任意相邻的交流测量信号的相位相差3600/Z。
21.一种光伏功率变换设备，所述光伏功率变换设备包括变换电路、控制器、输入端与输出端，所述输入端用于与光伏组件的输出端连接，所述输出端与电压母线连接或与其他光伏功率变换设备连接，等效阻抗测量所述控制器包括：
所述控制器用于在光伏组件平均输出电压保持在一定范围内时，生成至少一个交流测量信号，所述至少一个交流测量信号相位不同，所述至少一个交流测量信号用于在同一个周期内的振幅相互或者与其它交流测量信号叠加抵消；
所述控制器用于控制至少一个变换电路对应连接的光伏组件分别输出包含交流测量信号频率的电压与电流，其中所述电压和电流中具有交流测量信号频率的电压分量与电流分量用于测量对应光伏组件的等效阻抗。
22.根据权利要求21所述的光伏功率变换设备，其特征在于，所述控制器用于根据权利要求17-20中的任一项所述的光伏组件的等效阻抗测量方法生成交流测量信号。
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