CN117424275A - 光伏系统及其控制方法、控制系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种光伏系统及其控制方法、控制系统及存储介质。光伏系统包括直流输出端、光伏组串、开关模组及逆变控制器。光伏组串包括至少两个组串支路，至少两个组串支路与正极直流输出端、负极直流输出端连接。开关模组包括多个切换开关。逆变控制器用于在直流输出端的输出电压不大于电压阈值时，控制多个切换开关，使至少两个组串支路串联连接于正极直流输出端和负极直流输出端之间；及在直流输出端的输出电压大于电压阈值时，控制多个切换开关，使至少两个组串支路并联连接于正极直流输出端和负极直流输出端之间。本申请可控制调节光伏系统的输出电压，且成本较低。

Description

光伏系统及其控制方法、控制系统及存储介质

技术领域

本申请涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏系统及其控制方法、控制系统及存储介质。

背景技术

光伏发电是利用太阳能将光能转化为电能的过程。它基于光伏效应，通过光伏组件(太阳能电池板)将太阳光转化为直流电。光伏发电在我国乃至全球电力供给侧的地位日益重要，光伏发电的发展核心之一就是不断降低其发电成本。光伏系统电压越高，光伏组件串联数量就越多，从而可以降低光伏支架、直流电缆相关成本。但由于设计规范对光伏系统的输出电压有限制，且光伏组件的输出电压与其所在的环境温度呈负关系。当光伏组件所处的当前环境温度较低时，光伏系统电压会进一步提高，导致光伏系统的输出电压超过电压阈值，所以光伏组件串联数量被限制了。如果要突破串联数量的现值，则须降低光伏系统的输出电压，但已有技术方案需要增加不菲的成本，成本较高。

发明内容

本申请提供一种可控制调节光伏系统的输出电压，且成本较低的光伏系统及其控制方法、控制系统及存储介质。

本申请提供一种光伏系统，包括：

直流输出端，包括正极直流输出端和负极直流输出端；

光伏组串，包括至少两个组串支路，所述至少两个组串支路与所述正极直流输出端、所述负极直流输出端连接；

开关模组，包括多个切换开关；所述多个切换开关分别与所述直流输出端、所述至少两个组串支路连接；及

逆变控制器，与所述多个切换开关连接，所述逆变控制器用于在所述直流输出端的输出电压不大于电压阈值时，控制所述多个切换开关，使所述至少两个组串支路串联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间；及在所述直流输出端的输出电压大于电压阈值时，控制所述多个切换开关，使所述至少两个组串支路并联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间。

可选的，所述多个切换开关包括第一切换开关、第二切换开关和第三切换开关；所述光伏组串包括两个所述组串支路，其中一个所述组串支路的正极输入端与所述正极直流输出端连接，其中一个所述组串支路的负极输出端通过所述第一切换开关与另一个所述组串支路的正极输入端连接，或通过所述第二切换开关与所述负极直流输出端连接；另一个所述组串支路的正极输入端通过所述第三切换开关与所述正极直流输出端连接，另一个所述组串支路的负极输出端与所述负极直流输出端；所述逆变控制器与所述第一切换开关、所述第二切换开关及所述第三切换开关连接；

所述逆变控制器用于在所述直流输出端的输出电压不大于电压阈值时，控制所述第一切换开关闭合，且控制所述第二切换开关断开及所述第三切换开关断开，使两个所述组串支路串联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间；或

所述逆变控制器用于在所述直流输出端的输出电压大于电压阈值时，控制所述第一切换开关断开，且控制所述第二切换开关闭合及所述第三切换开关闭合，使两个所述组串支路并联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间。

可选的，所述逆变控制器同步控制所述第一切换开关、所述第二切换开关及所述第三切换开关的通断。

可选的，两个所述组串支路包括第一组串支路和第二组串支路；所述第一组串支路的正极输入端与所述正极直流输出端连接，所述第一组串支路的负极输出端通过所述第一切换开关与所述第二组串支路的正极输入端连接，或通过所述第二切换开关与所述负极直流输出端连接；所述第二组串支路的正极输入端通过所述第三切换开关与所述正极直流输出端连接，所述第二组串支路的负极输出端与所述负极直流输出端。

可选的，所述光伏系统还包括光伏逆变器，所述光伏逆变器包括直流输入端，所述直流输入端包括正极直流输入端和负极直流输入端，所述正极直流输入端与所述正极直流输出端连接，所述负极直流输入端与所述负极直流输出端连接；

所述光伏系统包括电压传感器，与所述正极直流输入端、所述负极直流输入端及所述逆变控制器连接，所述电压传感器用于监测所述光伏逆变器的所述直流输入端的输入电压，将检测到的所述直流输入端的输入电压传输至所述逆变控制器；所述逆变控制器用于通过接收到的所述直流输入端的输入电压，获取所述直流输出端的输出电压。

可选的，所述电压传感器集成于所述光伏逆变器内；或与所述光伏逆变器分离设置。

可选的，所述开关模组集成于所述光伏逆变器内；或与所述光伏逆变器分离设置。

可选的，所述光伏系统还包括温度传感器，设于所述组串支路的光伏组件，且与所述逆变控制器连接；所述温度传感器用于获取所述组串支路的所述光伏组件的温度，输出与所述组串支路的所述光伏组件的温度对应的电信号；所述逆变控制器用于接收该电信号，根据该电信号获取所述组串支路的所述光伏组件的输出电压，以获取所述直流输出端的输出电压。

可选的，所述切换开关包括继电器、晶体管和可控硅中的其中一者。

可选的，每个所述组串支路包括串联连接的多个光伏组件，每个所述组串支路中的所述光伏组件的数量相同或不同。

本申请还提供一种光伏系统的控制方法，应用于上述实施例中任一项所述的光伏系统；所述控制方法包括：

获取直流输出端的输出电压；

判断所述直流输出端的输出电压是否大于电压阈值；

若所述直流输出端的输出电压不大于所述电压阈值，控制所述光伏系统的多个切换开关，使所述光伏系统的至少两个组串支路串联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间；及

若所述直流输出端的输出电压大于所述电压阈值，控制所述光伏系统的多个切换开关，使所述光伏系统的至少两个组串支路并联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间。

可选的，所述多个切换开关包括第一切换开关、第二切换开关和第三切换开关；

所述若所述直流输出端的输出电压不大于所述电压阈值，控制所述光伏系统的多个切换开关，使所述光伏系统的至少两个组串支路串联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间，包括：

控制所述第一切换开关闭合，且控制所述第二切换开关断开及所述第三切换开关断开，使所述至少两个组串支路串联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间；或

所述若所述直流输出端的输出电压大于所述电压阈值，控制所述光伏系统的多个切换开关，使所述光伏系统的至少两个组串支路并联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间，包括：

控制所述第一切换开关断开，且控制所述第二切换开关闭合及所述第三切换开关闭合，使所述至少两个组串支路并联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间。

可选的，所述光伏系统还包括光伏逆变器，所述光伏逆变器包括直流输入端，与所述直流输出端连接；所述获取直流输出端的输出电压，包括：

获取所述直流输入端的输入电压；

通过所述直流输入端的输入电压，获取所述直流输出端的输出电压。

可选的，所述获取直流输出端的输出电压，包括：

获取所述组串支路的所述光伏组件的温度，输出与所述组串支路的所述光伏组件的温度对应的电信号；

根据该电信号获取所述组串支路的所述光伏组件的输出电压，以获取所述直流输出端的输出电压。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现如上述实施例中任一项所述的光伏系统的控制方法。

本申请还提供一种光伏系统的控制系统，包括：一个或多个处理器，用于实现如上述实施例中任一项所述的光伏系统的控制方法。

本申请实施例的光伏系统及其控制方法、控制系统及存储介质。光伏系统通过设置至少两个组串支路、多个切换开关，逆变控制器在直流输出端的输出电压不大于电压阈值时，控制多个切换开关，使至少两个组串支路串联连接于正极直流输出端和负极直流输出端之间，保证光伏系统的输出电压稳定输出；及在直流输出端的输出电压大于电压阈值时，控制多个切换开关，使至少两个组串支路并联连接于正极直流输出端和负极直流输出端之间，保证当光伏组件所处的当前环境温度较低时，导致光伏系统的输出电压超过电压阈值时，使光伏系统的输出电压降低。如此设置，本申请可控制调节光伏系统的输出电压，且成本较低。

附图说明

图1所示为本申请的光伏系统的一个实施例的电路原理图。

图2所示为图1所示的光伏系统的一个状态的电路原理图。

图3所示为图1所示的光伏系统的另一个状态的电路原理图。

图4所示为图1所示的光伏系统的原理框图。

图5所示为本申请的光伏系统的控制方法的一个实施例的流程图。

图6所示为图5所示的光伏系统的控制方法的另一个实施例的流程图。

图7所示为图5所示的光伏系统的控制方法的又一个实施例的流程图。

图8所示为本申请的光伏系统的控制系统的一个实施例的原理框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。若仅指代“一个”时会再单独说明。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

本申请提供一种光伏系统及其控制方法、控制系统及存储介质。光伏系统包括直流输出端、光伏组串、开关模组及逆变控制器。直流输出端包括正极直流输出端和负极直流输出端。光伏组串包括至少两个组串支路，至少两个组串支路与正极直流输出端、负极直流输出端连接。开关模组包括多个切换开关；多个切换开关分别与直流输出端、至少两个组串支路连接。逆变控制器与多个切换开关连接，逆变控制器用于在直流输出端的输出电压不大于电压阈值时，控制多个切换开关，使至少两个组串支路串联连接于正极直流输出端和负极直流输出端之间；及在直流输出端的输出电压大于电压阈值时，控制多个切换开关，使至少两个组串支路并联连接于正极直流输出端和负极直流输出端之间。

本申请实施例的光伏系统及其控制方法、控制系统及存储介质。光伏系统通过设置至少两个组串支路、多个切换开关，逆变控制器在直流输出端的输出电压不大于电压阈值时，控制多个切换开关，使至少两个组串支路串联连接于正极直流输出端和负极直流输出端之间，保证光伏系统的输出电压稳定输出；及在直流输出端的输出电压大于电压阈值时，控制多个切换开关，使至少两个组串支路并联连接于正极直流输出端和负极直流输出端之间，保证当光伏组件所处的当前环境温度较低时，导致光伏系统的输出电压超过电压阈值时，使光伏系统的输出电压降低。如此设置，本申请可控制调节光伏系统的输出电压，且成本较低。

光伏发电在我国乃至全球电力供给侧的地位日益重要，光伏发电的发展核心之一就是不断降低其发电成本。光伏发电成本主要包括发电设备部分(即光伏组件)和系统部分(即光伏电站)。

光伏组件成本降低的主要目标是提高光电转换效率进而提高组件功率。组件功率越高，组件的开个电压和工作电压越高、短个电流和工作电流也越高。

系统部分成本的主要目标是降低如组件支架系统、电缆、逆变器、施工、土地等成本。其中组件支架和电缆占总成本的12％～15％。

光伏支架系统的成本，会随着其支撑光伏组件的数量增加而被摊薄。因此，光伏组件串联数量越多，那么光伏支架系统的单位成本就越低。直流电缆的单位成本也是同理。

光伏支架系统单位成本、直流电缆单位成本∝1/组件串联数量；

由于设计规范对光伏直流侧系统电压有限制，所以组串中光伏组件串联数量小于等于系统电压与光伏组件的开个电压的比值。

组件串联数量≤系统电压值/组件开路电压；

组件降本要提高电压，系统降本要降低电压，两者之间产生了矛盾，阻碍了光伏发电整体成本下降。

因此，本申请提供一种可控制调节光伏系统的输出电压，且成本较低的光伏系统及其控制方法、控制系统及存储介质。下面结合附图，对本申请的光伏系统及其控制方法、控制系统及存储介质进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

图1所示为本申请的光伏系统1的一个实施例的电路原理图。图2所示为图1所示的光伏系统的一个状态的电路原理图。图3所示为图1所示的光伏系统的另一个状态的电路原理图。图4所示为图1所示的光伏系统1的原理框图。如图1至图4所示，光伏系统1包括直流输出端11、光伏组串12、开关模组13及逆变控制器14。直流输出端11包括正极直流输出端11a和负极直流输出端11b。直流输出端11的数量设置至少一个，用于输出直流电压。光伏组件122是光伏系统1的核心部件，当太阳光照射到光伏组件122上时，光子与材料中的半导体发生相互作用，释放出电子，这些电子被捕获并产生电流，形成直流电。逆变控制器14在光伏系统1中起到了关键的控制和管理作用，它通过控制光伏逆变器15的运行参数、最大功率点追踪、保护功能、监测和通信等，确保光伏逆变器15的正常运行，并提供必要的数据支持，以实现高效、安全和可靠的光伏系统1运行。

光伏组串12包括至少两个组串支路121，至少两个组串支路121与正极直流输出端11a、负极直流输出端11b连接。每个组串支路121包括串联连接的多个光伏组件122。每个组串支路121中的光伏组件122的数量相同或不同。每个组串支路121的输出电压为串联连接的多个光伏组件122的电压之和。光伏组串12的输出电压可作为光伏系统1的输出电压。光伏组串12的数量至少设置一个。光伏组串12的数量可以设置一个或一个以上。在图1至图3所示的实施例中，光伏组串12的数量为多个，本图中仅示出三个，但不仅限于此。

开关模组13包括多个切换开关131。多个切换开关131分别与直流输出端11、至少两个组串支路121连接。开关模组13的数量至少设置一个。开关模组13的数量可以设置一个或一个以上。在本实施例中，开关模组13的数量与光伏组串12的数量对应设置，图中仅示出三个，但不仅限于此。

逆变控制器14与多个切换开关131连接。在一些实施例中，逆变控制器14用于在直流输出端11的输出电压不大于电压阈值时，控制多个切换开关131，使至少两个组串支路121串联连接于正极直流输出端11a和负极直流输出端11b之间。在一些实施例中，逆变控制器14用于在直流输出端11的输出电压大于电压阈值时，控制多个切换开关131，使至少两个组串支路121并联连接于正极直流输出端11a和负极直流输出端11b之间。

上述方案中，光伏组串12的光伏组件122的输出电压与光伏组件122的温度T、外部负载相关。光伏组串12的光伏组件122的温度一定时，当外部负载为零时(即光伏逆变器离网时)，光伏组串12的光伏组件122的输出电压最高，即开个电压Voc；当外部有负载时(即逆变器正常并网时)，由于光伏逆变器的MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)控制系统，使光伏组串12的光伏组件122的输出电压会工作在最大功率电压Vm，Vm一般只有Voc的80％。

光伏组串12的光伏组件122的输出电压与光伏组件122的温度负相关。具体关系通过公式(1)所示：

Vout＝Vstc*[1+(Tstc-T)*β] (1)

其中，

Vout用于表示光伏组串12的光伏组件122的实际输出电压

Vstc用于表示光伏组串12的光伏组件122在标准测试条件下的输出电压，其中标准测试条件为温度为25℃，辐照1000W/m²；

Tstc用于表示标准测试条件温度，为25℃；

T用于表示光伏组串12的光伏组件122的实际温度；

Β用于表示电压温度系数，一般约为-0.3％/℃左右。

由公式(1)可知，光伏组串12的光伏组件122的组件温度越低，光伏组串12的光伏组件122的输出电压越高。

由于设计规范对光伏系统1的输出电压有限制，设置电压阈值为Vmax。规定Vmax计算方法通过公式(2)得到：

Vmax≥M*Voc*[1+(Tstc-T极限低温)*β](2)

其中，

Vmax用于表示设计规范允许的光伏系统的输出电压的最大值；

M用于表示光伏组串12的光伏组件122的串联数量；

Voc用于表示光伏组串12的光伏组件122在25℃时的开个电压；

Tstc用于表示标准测试条件温度，为25℃；

T极限低温用于表示光伏组串12的光伏组件122所处当地的历史极限低温。

由公式(2)可知，光伏系统1的输出电压与光伏组件122的串联数量及该光伏组件122所处的当前环境温度有关。本实施例中，Vmax设置为1500V，根据实际规范，光伏系统1的输出电压不超过1500V。

光伏系统1在并网工作时，光伏组串12的光伏组件122的实际温度一般比环境温度高20～25℃，任何地区的历史极限低温比绝大多数时间的温度低很多，且极限低温很少出现。显然设计规范计算结果会严重高估了实际情况。在光伏系统1正常发电的绝大多数情况下，光伏组串12的光伏组件122的输出电压Vout只有设计规范结果值的70％。

因此，本实施例的光伏系统1，通过设置至少两个组串支路121、多个切换开关131，逆变控制器14在直流输出端11的输出电压不大于电压阈值时，控制多个切换开关131，使至少两个组串支路121串联连接于正极直流输出端11a和负极直流输出端11b之间，保证光伏系统1的输出电压稳定输出。及在直流输出端11的输出电压大于电压阈值时，控制多个切换开关131，使至少两个组串支路121并联连接于正极直流输出端11a和负极直流输出端11b之间，保证当光伏组件122所处的当前环境温度较低时，而导致光伏系统1的输出电压超过电压阈值时，使光伏系统1的输出电压降低。如此设置，使光伏系统1的输出电压可控制，且成本较低。

在图1至图3所示的实施例中，切换开关131包括继电器、晶体管和可控硅中的其中一者。切换开关131的通断受控于逆变控制器14。通过逆变控制器14控制切换开关131的通断，简单可靠。在图1至图3所示的实施例中，多个切换开关131包括第一切换开关131a、第二切换开关131b和第三切换开关131c。本实施例中，第一切换开关131a、第二切换开关131b和第三切换开关131c包括继电器、晶体管和可控硅中的其中一者，在本申请中不作限定。在一些实施例中，开关模组13集成于光伏逆变器15内。开关模组13与光伏逆变器15集成为一体，集成度高。在图1至图3所示的实施例中，开关模组13与光伏逆变器15分离设置，便于维护或更换。

在图1至图3所示的实施例中，光伏组串12包括两个组串支路121。其中一个组串支路121的正极输入端与正极直流输出端11a连接，其中一个组串支路121的负极输出端通过第一切换开关131a与另一个组串支路121的正极输入端连接，或通过第二切换开关131b与负极直流输出端11b连接。另一个组串支路121的正极输入端通过第三切换开关131c与正极直流输出端11a连接，另一个组串支路121的负极输出端与负极直流输出端11b；逆变控制器14与第一切换开关131a、第二切换开关131b及第三切换开关131c连接。

在图1至图3所示的实施例中，两个组串支路121包括第一组串支路121a和第二组串支路121b。第一组串支路121a的正极输入端与正极直流输出端11a连接，第一组串支路121a的负极输出端通过第一切换开关131a与第二组串支路121b的正极输入端连接，或通过第二切换开关131b与负极直流输出端11b连接；第二组串支路121b的正极输入端通过第三切换开关131c与正极直流输出端11a连接，第二组串支路121b的负极输出端与负极直流输出端11b。

在图2所示的实施例中，逆变控制器14用于在直流输出端11的输出电压不大于电压阈值时，控制第一切换开关131a闭合，且控制第二切换开关131b断开及第三切换开关131c断开，使两个组串支路121串联连接于正极直流输出端11a和负极直流输出端11b之间。在图2所示的实施例中，第一组串支路121a和第二组串支路121b串联连接，光伏系统1的输出电压等于第一组串支路121a和第二组串支路121b的串联电压U串。通过公式(3)表示：

U串＝U光伏*M串(3)

其中，

U串用于表示第一组串支路121a和第二组串支路121b的串联电压；

U光伏用于表示每个光伏组件122的输出电压；

M串用于表示第一组串支路121a和第二组串支路121b串联后的光伏组件122的数量之和。

在图3所示的实施例中，逆变控制器14用于在直流输出端11的输出电压大于电压阈值时，控制第一切换开关131a断开，且控制第二切换开关131b闭合及第三切换开关131c闭合，使两个组串支路121并联连接于正极直流输出端11a和负极直流输出端11b之间。在图3所示的实施例中，第一组串支路121a和第二组串支路121b并联连接，光伏系统1的输出电压等于第一组串支路121a和第二组串支路121b的并联电压U并。通过公式(4)表示：

U并＝Ua或＝Ub(4)

其中，

Ua＝U光伏*Ma；

Ub＝U光伏*(M-Ma)；

Ua用于表示第一组串支路121a的输出电压；

Ub用于表示第二组串支路121b的输出电压；

Ma用于表示组第一组串支路121a的光伏组件122的串联数量。

由公式(3)和(4)可知，U并＜U串。

当光伏组件122所处的当前环境温度较低时，而导致光伏系统1的输出电压超过电压阈值时，逆变控制器14通过控制第一切换开关131a、第二切换开关131b及第三切换开关131c的通断，减少串联回个中的光伏组件122的数量，即将第一组串支路121a和第二组串支路121b的串联大回个，切换为第一组串支路121a和第二组串支路121b的并联支个，以输出U并(Ua或Ub)，如此降低光伏系统1的输出电压，所以在现行设计规范的框架下，提高单套光伏支架安装光伏组串的串联数量，从而降低支架单位成本和电缆单位成本。

在图2和图3所示的实施例中，逆变控制器14同步控制第一切换开关131a、第二切换开关131b及第三切换开关131c的通断。在图2所示的实施例中，逆变控制器14控制第一切换开关131a闭合，同步控制第二切换开关131b断开及第三切换开关131c断开。在图3所示的实施例中，逆变控制器14控制第一切换开关131a断开，同步控制第二切换开关131b闭合及第三切换开关131c闭合。精准控制，提高切换效率。

在图1至图3所示的实施例中，光伏系统1还包括光伏逆变器15。光伏逆变器15在光伏系统1中起到关键的作用，通过将光伏组串12的直流电转换为交流电，使得光伏系统1可与电网或其他设备进行连接并实现电能的有效利用。

在图1至图3所示的实施例中，光伏逆变器15包括直流输入端151，直流输入端151包括正极直流输入端151a和负极直流输入端151b，正极直流输入端151a与正极直流输出端11a连接，负极直流输入端151b与负极直流输出端11b连接。在图1和图3所示的实施例中，光伏逆变器15包括至少一个直流输入端151。在图1和图3所示的实施例中，光伏系统1包括至少一个直流输出端11。直流输入端151的数量与直流输出端11的数量对应设置。至少一个直流输入端151和至少一个直流输出端11对应设置。

在图1至图4所示的实施例中，光伏系统1包括电压传感器16，与正极直流输入端151a、负极直流输入端151b及逆变控制器14连接，电压传感器16用于监测光伏逆变器15的直流输入端151的输入电压，将检测到的直流输入端151的输入电压传输至逆变控制器14。逆变控制器14用于通过接收到的直流输入端151的输入电压，获取直流输出端11的输出电压。利用电压传感器16可实时获取光伏逆变器15的直流输入端151的输入电压，确保光伏系统1安全运行和电能有效管理。本实施例，利用实际获取到的直流输出端11的输出电压作为光伏系统1的输出电压，与设定的电压阈值进行比较，根据大小关系，控制第一切换开关131a、第二切换开关131b和第三切换开关131c的通断状态，目的是当光伏组件122所处的当前环境温度较低时，而导致光伏系统1的输出电压超过设定的电压阈值时，降低光伏系统1的输出电压。通过直接检测光伏逆变器15的直流输入端151的输入电压，来获取光伏系统1的输出电压，方式简单，也便于获取，在原有的架构上不需要增极大太多部件，成本较低。

在图1至图3所示的实施例中，直流输入端151为直流输入端子，正极直流输入端151a为正极直流输入端子，负极直流输入端151b为负极直流输入端子。直流输出端11为直流输出端子，正极直流输出端11a为正极直流输出端子，负极直流输出端11b为负极直流输出端子。正极直流输入端子与正极直流输出端子插接连接，负极直流输入端子与负极直流输出端子插接连接。在光伏逆变器15的外部设置多对正负极直流输入端子。本实施例中，设置三对正负极直流输入端子。在光伏逆变器15的内部，三对中的正极直流输入端子并联后再接入原常规的光伏逆变器15的直流输入的正极端子、三对中的负极直流输入端子并联后再接入原常规的光伏逆变器15的直流输入的负极端子。如此设置，本申请可复用光伏逆变器15本身的器件和功能，摊薄了总体成本。且对光伏逆变器15的直流输入端子部分进行改进，不会改变光伏逆变器15的总体设计，不影响光伏逆变器15的性能、不增加光伏逆变器15的系统算法复杂度。另外，本实施例不需要增加光伏组件122的额外成本，多个组串支路121共用一台组串式的光伏逆变器15，降低组件成本和风险数量点，提高可靠性，成本较低。

在一些实施例中，电压传感器16集成于光伏逆变器15内。电压传感器16与光伏逆变器15集成为一体，集成度高。在其他一些实施例中，电压传感器16与光伏逆变器15分离设置，便于维护或更换。在其他一些实施例中，通过电压检测器检测光伏逆变器15的直流输入端151的输入电压，在本申请中不作限定。

在其他一些实施例中，光伏系统1还包括温度传感器17(如图4所示)，设于组串支路121的光伏组件122，且与逆变控制器14连接。温度传感器17用于获取组串支路121的光伏组件122的温度，输出与组串支路121的光伏组件122的温度对应的电信号。逆变控制器14用于接收该电信号，根据该电信号获取组串支路121的光伏组件122的输出电压，以获取直流输出端11的输出电压。利用获取的组串支路121的光伏组件122的温度对应的电信号，作为控制第一切换开关131a、第二切换开关131b和第三切换开关131c的通断判定条件，当测得的电信号表示当前的温度值达到设定阈值时，以控制第一切换开关131a、第二切换开关131b和第三切换开关131c的通断状态，目的是降低光伏系统1的输出电压。通过检测光伏组件122的温度，间接获取光伏组件122的实际输出电压，从而获取光伏系统1的输出电压，该方式简单易操作，成本低。

图5所示为本申请的光伏系统1的控制方法的一个实施例的流程图。结合图1至图5所示，光伏系统1的控制方法应用于上述图1至图4实施例所示的光伏系统。控制方法包括步骤S1至步骤S2。其中，

步骤S1、获取直流输出端11的输出电压。直流输出端11的输出电压作为光伏系统1的输出电压。

步骤S2、判断直流输出端的输出电压是否大于电压阈值。由于设计规范对光伏系统1的输出电压有限制，不能超过电压阈值。本实施例中，电压阈值可以是1500V，该步骤判断该直流输出端的输出电压是否大于1500V。

步骤S21包括步骤S21和步骤S22。其中，

步骤S21、若直流输出端11的输出电压不大于电压阈值，控制光伏系统1的多个切换开关131，使光伏系统1的至少两个组串支路121串联连接于正极直流输出端11a和负极直流输出端11b之间。

步骤S22、若直流输出端11的输出电压大于电压阈值，控制光伏系统1的多个切换开关131，使光伏系统1的至少两个组串支路121并联连接于正极直流输出端11a和负极直流输出端11b之间。

上述方案中，光伏组串12的光伏组件122的输出电压与光伏组件122的温度T、外部负载相关。光伏组串12的光伏组件122的温度一定时，当外部负载为零时(即光伏逆变器离网时)，光伏组串12的光伏组件122的输出电压最高，即开个电压Voc；当外部有负载时(即逆变器正常并网时)，由于光伏逆变器的MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)控制系统，使光伏组串12的光伏组件122的输出电压会工作在最大功率电压Vm，Vm一般只有Voc的80％。

光伏组串12的光伏组件122的输出电压与光伏组件122的温度负相关。具体关系通过公式(1)所示：

Vout＝Vstc*[1+(Tstc-T)*β] (1)

其中，

Vout用于表示光伏组串12的光伏组件122的实际输出电压

Vstc用于表示光伏组串12的光伏组件122在标准测试条件下的输出电压，其中标准测试条件为温度为25℃，辐照1000W/m²；

Tstc用于表示标准测试条件温度，为25℃；

T用于表示光伏组串12的光伏组件122的实际温度；

Β用于表示电压温度系数，一般约为-0.3％/℃左右。

由公式(1)可知，光伏组串12的光伏组件122的组件温度越低，光伏组串12的光伏组件122的输出电压越高。

由于设计规范对光伏系统1的输出电压有限制，设置电压阈值为Vmax。规定Vmax计算方法通过公式(2)得到：

Vmax≥M*Voc*[1+(Tstc-T极限低温)*β](2)

其中，

Vmax用于表示设计规范允许的光伏系统的输出电压的最大值；

M用于表示光伏组串12的光伏组件122的串联数量；

Voc用于表示光伏组串12的光伏组件122在25℃时的开个电压；

Tstc用于表示标准测试条件温度，为25℃；

T极限低温用于表示光伏组串12的光伏组件122所处当地的历史极限低温。

由公式(2)可知，光伏系统1的输出电压与光伏组件122的串联数量及该光伏组件122所处的当前环境温度有关。本实施例中，Vmax设置为1500V，根据实际规范，光伏系统1的输出电压不超过1500V。

光伏系统1在并网工作时，光伏组串12的光伏组件122的实际温度一般比环境温度高20～25℃，任何地区的历史极限低温比绝大多数时间的温度低很多，且极限低温很少出现。显然设计规范计算结果会严重高估了实际情况。在光伏系统1正常发电的绝大多数情况下，光伏组串12的光伏组件122的输出电压Vout只有设计规范结果值的70％。

因此，本实施例的光伏系统1的控制方法，通过获取直流输出端11的输出电压，并判断该输出电压是否大于电压阈值，且在判断直流输出端11的输出电压不大于电压阈值时，控制多个切换开关131，使至少两个组串支路121串联连接于正极直流输出端11a和负极直流输出端11b之间，保证光伏系统1的输出电压稳定输出。及在判断直流输出端11的输出电压大于电压阈值时，控制多个切换开关131，使至少两个组串支路121并联连接于正极直流输出端11a和负极直流输出端11b之间，保证当光伏组件122所处的当前环境温度较低时，而导致光伏系统1的输出电压超过电压阈值时，使光伏系统1的输出电压降低。如此设置，使光伏系统1的输出电压可控制，且成本较低。

图6所示为本申请的光伏系统1的控制方法的另一个实施例的流程图。如图1至图6所示，步骤S1包括步骤S111至步骤S112。其中，

步骤S11、获取直流输入端151的输入电压。

步骤S12、通过直流输入端的输入电压，获取直流输出端的输出电压。

本实施例中，直流输入端151的输入电压可以通过电压传感器16(如图4所示)获取。利用电压传感器16监测光伏逆变器15的直流输入端151的输入电压，将检测到的直流输入端151的输入电压并传输。通过接收到的直流输入端151的输入电压，获取直流输出端11的输出电压。利用电压传感器16可实时获取光伏逆变器15的直流输入端151的输入电压，确保光伏系统1安全运行和电能有效管理。本实施例，利用实际获取到的直流输出端11的输出电压作为光伏系统1的输出电压，与设定的电压阈值进行比较，根据大小关系，控制第一切换开关131a、第二切换开关131b和第三切换开关131c的通断状态，目的是当光伏组件122所处的当前环境温度较低时，而导致光伏系统1的输出电压超过设定的电压阈值时，降低光伏系统1的输出电压。通过直接检测光伏逆变器15的直流输入端151的输入电压，来获取光伏系统1的输出电压，方式简单，也便于获取，在原有的架构上不需要增极大太多部件，成本较低。

图7所示为本申请的光伏系统1的控制方法的又一个实施例的流程图。如图1至图5及图7所示，步骤S1包括步骤S121至步骤S122。

步骤S121、获取组串支路121的光伏组件122的温度，输出与组串支路121的光伏组件122的温度对应的电信号。

步骤S122、根据该电信号获取组串支路121的光伏组件122的输出电压，以获取直流输出端11的输出电压。

本实施例中，组串支路121的光伏组件122可以通过设于组串支路121的光伏组件122的温度传感器17(如图4所示)获取。利用温度传感器17获取的组串支路121的光伏组件122的温度对应的电信号，作为控制第一切换开关131a、第二切换开关131b和第三切换开关131c的通断判定条件，当测得的电信号表示当前的温度值达到设定阈值时，以控制第一切换开关131a、第二切换开关131b和第三切换开关131c的通断状态，目的是降低光伏系统1的输出电压。通过检测光伏组件122的温度，间接获取光伏组件122的实际输出电压，从而获取光伏系统1的输出电压，该方式简单易操作，成本低。

在图1至图7所示的实施例中，步骤S21包括步骤S211。其中，

步骤S211、控制第一切换开关闭合，且控制第二切换开关断开及第三切换开关断开，使至少两个组串支路串联连接于正极直流输出端和负极直流输出端之间。

结合图2、图5至图7所示，在直流输出端11的输出电压不大于电压阈值时，控制第一切换开关131a闭合，且控制第二切换开关131b断开及第三切换开关131c断开，使两个组串支路121串联连接于正极直流输出端11a和负极直流输出端11b之间，光伏系统1的输出电压等于第一组串支路121a和第二组串支路121b的串联电压U串。通过公式(3)表示：

U串＝U光伏*M串(3)

其中，

U串用于表示第一组串支路121a和第二组串支路121b的串联电压；

U光伏用于表示每个光伏组件122的输出电压；

M串用于表示第一组串支路121a和第二组串支路121b串联后的光伏组件122的数量之和。

在图1至图7所示的实施例中，步骤S21包括步骤S221。其中，

步骤S221、控制第一切换开关断开，且控制第二切换开关闭合及第三切换开关闭合，使至少两个组串支路并联连接于正极直流输出端和负极直流输出端之间。

结合图2、图5至图7所示，在直流输出端11的输出电压大于电压阈值时，控制第一切换开关131a断开，且控制第二切换开关131b闭合及第三切换开关131c闭合，使两个组串支路121并联连接于正极直流输出端11a和负极直流输出端11b之间。光伏系统1的输出电压等于第一组串支路121a和第二组串支路121b的并联电压U并。通过公式(4)表示：

U并＝Ua或＝Ub(4)

其中，

Ua＝U光伏*Ma；

Ub＝U光伏*(M-Ma)；

Ua用于表示第一组串支路121a的输出电压；

Ub用于表示第二组串支路121b的输出电压；

Ma用于表示组第一组串支路121a的光伏组件122的串联数量。

由公式(3)和(4)可知，U并＜U串。

当光伏组件122所处的当前环境温度较低时，而导致光伏系统1的输出电压超过电压阈值时，逆变控制器14通过控制第一切换开关131a、第二切换开关131b及第三切换开关131c的通断，减少串联回个中的光伏组件122的数量，即将第一组串支路121a和第二组串支路121b的串联大回个，切换为第一组串支路121a和第二组串支路121b的并联支个，以输出U并(Ua或Ub)，如此降低光伏系统1的输出电压，所以在现行设计规范的框架下，提高单套光伏支架安装光伏组串的串联数量，从而降低支架单位成本和电缆单位成本。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现如上述图5至图7实施例所示的光伏系统的控制方法。计算机可读存储介质可以是前述逆变控制器的内部存储单元，例如硬盘或内存。计算机可读存储介质也可以是逆变控制器的外部存储设备，例如设备上配备的插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card，SMC)、SD卡、闪存卡(Flash Card)等。进一步的，计算机可读存储介质还可以既包括逆变控制器的内部存储单元也包括外部存储设备。计算机可读存储介质用于存储计算机程序以及逆变控制器所需的其他程序和数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。从硬件层面而言，如图8所示，为本申请的处理器所在的逆变控制器的一种硬件结构图，除了图8所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中所在的逆变控制器通常根据该光伏系统的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。

本申请还提供一种光伏系统的控制系统，包括：一个或多个处理器，用于实现如图5至图7所示的实施例中任一项的光伏系统的控制方法。对于系统实施例而言，于其基本对应于方法实施例，所以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。可根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本申请方案的目的。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。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (13)

1.一种光伏系统，其特征在于，包括：

直流输出端，包括正极直流输出端和负极直流输出端；

光伏组串，包括至少两个组串支路，所述至少两个组串支路与所述正极直流输出端、所述负极直流输出端连接；

开关模组，包括多个切换开关；所述多个切换开关分别与所述直流输出端、所述至少两个组串支路连接；及

逆变控制器，与所述多个切换开关连接，所述逆变控制器用于在所述直流输出端的输出电压不大于电压阈值时，控制所述多个切换开关，使所述至少两个组串支路串联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间；及在所述直流输出端的输出电压大于电压阈值时，控制所述多个切换开关，使所述至少两个组串支路并联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间。

2.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述多个切换开关包括第一切换开关、第二切换开关和第三切换开关；所述光伏组串包括两个所述组串支路，其中一个所述组串支路的正极输入端与所述正极直流输出端连接，其中一个所述组串支路的负极输出端通过所述第一切换开关与另一个所述组串支路的正极输入端连接，或通过所述第二切换开关与所述负极直流输出端连接；另一个所述组串支路的正极输入端通过所述第三切换开关与所述正极直流输出端连接，另一个所述组串支路的负极输出端与所述负极直流输出端；所述逆变控制器与所述第一切换开关、所述第二切换开关及所述第三切换开关连接；

所述逆变控制器用于在所述直流输出端的输出电压不大于电压阈值时，控制所述第一切换开关闭合，且控制所述第二切换开关断开及所述第三切换开关断开，使两个所述组串支路串联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间；或

所述逆变控制器用于在所述直流输出端的输出电压大于电压阈值时，控制所述第一切换开关断开，且控制所述第二切换开关闭合及所述第三切换开关闭合，使两个所述组串支路并联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间。

3.根据权利要求2所述的光伏系统，其特征在于，所述逆变控制器同步控制所述第一切换开关、所述第二切换开关及所述第三切换开关的通断；和/或

两个所述组串支路包括第一组串支路和第二组串支路；所述第一组串支路的正极输入端与所述正极直流输出端连接，所述第一组串支路的负极输出端通过所述第一切换开关与所述第二组串支路的正极输入端连接，或通过所述第二切换开关与所述负极直流输出端连接；所述第二组串支路的正极输入端通过所述第三切换开关与所述正极直流输出端连接，所述第二组串支路的负极输出端与所述负极直流输出端。

4.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述光伏系统还包括光伏逆变器，所述光伏逆变器包括直流输入端，所述直流输入端包括正极直流输入端和负极直流输入端，所述正极直流输入端与所述正极直流输出端连接，所述负极直流输入端与所述负极直流输出端连接；

所述光伏系统包括电压传感器，与所述正极直流输入端、所述负极直流输入端及所述逆变控制器连接，所述电压传感器用于监测所述光伏逆变器的所述直流输入端的输入电压，将检测到的所述直流输入端的输入电压传输至所述逆变控制器；所述逆变控制器用于通过接收到的所述直流输入端的输入电压，获取所述直流输出端的输出电压。

5.根据权利要求4所述的光伏系统，其特征在于，所述电压传感器集成于所述光伏逆变器内；或与所述光伏逆变器分离设置；和/或

所述开关模组集成于所述光伏逆变器内；或与所述光伏逆变器分离设置。

6.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述光伏系统还包括温度传感器，设于所述组串支路的光伏组件，且与所述逆变控制器连接；所述温度传感器用于获取所述组串支路的所述光伏组件的温度，输出与所述组串支路的所述光伏组件的温度对应的电信号；所述逆变控制器用于接收该电信号，根据该电信号获取所述组串支路的所述光伏组件的输出电压，以获取所述直流输出端的输出电压。

7.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述切换开关包括继电器、晶体管和可控硅中的其中一者；和/或

每个所述组串支路包括串联连接的多个光伏组件，每个所述组串支路中的所述光伏组件的数量相同或不同。

8.一种光伏系统的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7中任一项所述的光伏系统；所述控制方法包括：

获取直流输出端的输出电压；

判断所述直流输出端的输出电压是否大于电压阈值；

若所述直流输出端的输出电压不大于所述电压阈值，控制所述光伏系统的多个切换开关，使所述光伏系统的至少两个组串支路串联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间；及

若所述直流输出端的输出电压大于所述电压阈值，控制所述光伏系统的多个切换开关，使所述光伏系统的至少两个组串支路并联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述多个切换开关包括第一切换开关、第二切换开关和第三切换开关；

所述若所述直流输出端的输出电压不大于所述电压阈值，控制所述光伏系统的多个切换开关，使所述光伏系统的至少两个组串支路串联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间，包括：

控制所述第一切换开关闭合，且控制所述第二切换开关断开及所述第三切换开关断开，使所述至少两个组串支路串联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间；或

所述若所述直流输出端的输出电压大于所述电压阈值，控制所述光伏系统的多个切换开关，使所述光伏系统的至少两个组串支路并联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间，包括：

控制所述第一切换开关断开，且控制所述第二切换开关闭合及所述第三切换开关闭合，使所述至少两个组串支路并联连接于所述正极直流输出端和所述负极直流输出端之间。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述光伏系统还包括光伏逆变器，所述光伏逆变器包括直流输入端，与所述直流输出端连接；所述获取直流输出端的输出电压，包括：

获取所述直流输入端的输入电压；

通过所述直流输入端的输入电压，获取所述直流输出端的输出电压。

11.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述获取直流输出端的输出电压，包括：

获取所述组串支路的所述光伏组件的温度，输出与所述组串支路的所述光伏组件的温度对应的电信号；

根据该电信号获取所述组串支路的所述光伏组件的输出电压，以获取所述直流输出端的输出电压。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现如权利要求8至11中任一项所述的光伏系统的控制方法。

13.一种光伏系统的控制系统，其特征在于，包括：一个或多个处理器，用于实现如权利要求8至11中任一项所述的光伏系统的控制方法。