CN117478058A - 一种智能光伏组件、控制方法及光伏系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种智能光伏组件、控制方法及光伏系统，光伏组件包括：多个子串和至少一个接线盒；多个子串串联在一起；所述接线盒连接多个子串中首子串的正极或尾子串的负极；所述接线盒包括直流/直流DC/DC电路；所述DC/DC电路，用于控制所述光伏组件在当前电压下输出电流小于等于对应的热斑电流阈值，或者控制所述光伏组件在当前电流下输出电压大于等于对应的热斑电压阈值，使所述光伏组件中的光伏电池片不工作在热斑区域。该方案可以使光伏组件不工作在热斑区域，进而可以省去反向二极管，节省成本。
Description
技术领域
本申请涉及新能源发电技术领域，具体涉及一种智能光伏组件、控制方法及光伏系统。
背景技术
光伏组件包括多个电池片和接线盒，由焊条线缆将多个电池片串联起来形成高压。例如，光伏组件包括60个电池片为例，分为三个子串，每个子串包括串联在一起的20个电池片，每个子串对应一个接线盒，每个接线盒中放置1个防反二极管，接线盒中的3个防反二极管用于防止3个子串出现热斑效应。
三分体光伏组件包括3个接线盒和3个防反二极管，成本仍然较高。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种智能光伏组件、控制方法及光伏系统，能够防止光伏组件出现热斑，而且降低接线盒的数量以及成本。
本申请提供一种智能光伏组件，包括：多个子串和至少一个接线盒；多个子串串联在一起；接线盒连接多个子串中首子串的正极或尾子串的负极；
接线盒包括直流/直流DC/DC电路；
DC/DC电路，用于控制光伏组件在当前电压下输出电流小于等于对应的热斑电流阈值，或者控制光伏组件在当前电流下输出电压大于等于对应的热斑电压阈值，使光伏组件中的光伏电池片不工作在热斑区域。
优选地，接线盒包括：第一接线盒和第二接线盒；第一接线盒连接多个子串中首子串的正极，第二接线盒连接多个子串中尾子串的负极；
第一接线盒或第二接线盒包括直流/直流DC/DC电路，不包括DC/DC电路的接线盒通过第一线缆连接DC/DC电路；
DC/DC电路的输入正极和输出正极连接在一起，或，DC/DC电路的输入负极和输出负极连接在一起。
优选地，DC/DC电路所在的接线盒还包括：DC/DC控制器；
DC/DC控制器，用于由光伏组件的当前电压从热斑区域第一映射关系中查找对应的热斑电流阈值，热斑区域第一映射关系包括不同的电压对应不同的热斑电流阈值；或由光伏组件的当前电流从热斑区域第二映射关系中查找对应的热斑电压阈值；热斑区域第二映射关系包括不同的电流对应不同的热斑电压阈值。
优选地，DC/DC电路所在的接线盒还包括：DC/DC控制器；
DC/DC控制器，用于由光伏组件的温度或环境温度从第一组映射关系中查找光伏组件的当前电压对应的热斑区域第一映射关系；第一组映射关系中不同温度对应不同的热斑区域第一映射关系；由光伏组件的当前电压从热斑区域第一映射关系中查找对应的热斑电流阈值，热斑区域第一映射关系包括不同的电压对应不同的热斑电流阈值；或由光伏组件的温度或环境温度从第二组映射关系中查找光伏组件的当前电流对应的热斑区域第二映射关系；第二组映射关系中不同温度对应不同的热斑区域第二映射关系；由光伏组件的当前电流从热斑区域第二映射关系中查找对应的热斑电压阈值；热斑区域第二映射关系包括不同的电流对应不同的热斑电压阈值。
优选地，当由光伏组件的当前电压从热斑区域第一映射关系中查找对应的热斑电流阈值时，DC/DC控制器，还用于由光伏组件的当前温度或环境温度修正当前电压对应的热斑电流阈值；
当由光伏组件的当前电流从热斑区域第二映射关系中查找对应的热斑电流阈值时，DC/DC控制器，还用于由光伏组件的当前温度或环境温度修正当前电流对应的热斑电压阈值。
优选地，还包括：控制主机；
DC/DC电路所在的接线盒还包括：DC/DC控制器和通信模块；
控制主机，用于向通信模块发送光伏组件的当前电压对应的热斑电流阈值或当前电流对应的热斑电压阈值；
通信模块，用于将热斑电流阈值或热斑电压阈值转发给DC/DC控制器；
DC/DC控制器，用于控制光伏组件的输出电流小于等于热斑电流阈值；或控制光伏组件的输出电压大于等于热斑电压阈值。
优选地，第一接线盒包括DC/DC电路，DC/DC电路为降压电路或升压电路；
第一接线盒包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；
第一端口连接正极引出线缆，第二端口用于通过第一线缆连接第二接线盒；第三端口和第四端口分别连接首子串的正极和负极；
DC/DC电路的输出正极连接第一端口，DC/DC电路的输入正极连接第三端口，DC/DC电路的输出负极和输入负极均连接第二端口。
优选地，第二接线盒包括DC/DC电路，DC/DC电路为降压电路或升压电路；
第二接线盒包括第五端口、第六端口、第七端口和第八端口；
第五端口用于通过第一线缆连接第一接线盒，第六端口连接负极引出线缆；第七端口和第八端口分别连接尾子串的正极和负极；
DC/DC电路的输入正极和输出正极均连接第五端口，DC/DC电路的输出负极连接第六端口，DC/DC电路的输入负极连接第八端口。
优选地，多个子串包括第一组和第二组；
第一组中的多个子串和第二组的多个子串在接线盒的两侧对称设置。
本申请还提供一种光伏组件的控制方法，光伏组件包括：多个子串和至少一个接线盒；多个子串串联在一起；接线盒连接多个子串中首子串的正极或尾子串的负极；接线盒包括直流/直流DC/DC电路；
控制方法包括：
检测光伏组件的当前电压或当前电流；
控制光伏组件在当前电压下输出电流小于等于对应的热斑电流阈值，或者控制光伏组件在当前电流下输出电压大于等于对应的热斑电压阈值，使光伏组件中的光伏电池片不工作在热斑区域。
优选地，控制光伏组件在当前电压下输出电流小于等于对应的热斑电流阈值，具体包括：
由光伏组件的当前电压从热斑区域第一映射关系中查找对应的热斑电流阈值，热斑区域第一映射关系包括不同的电压对应不同的热斑电流阈值；
控制光伏组件在当前电流下输出电压大于等于对应的热斑电压阈值，具体包括：
由光伏组件的当前电流从热斑区域第二映射关系中查找对应的热斑电压阈值；热斑区域第二映射关系包括不同的电流对应不同的热斑电压阈值。
优选地，控制光伏组件在当前电压下输出电流小于等于对应的热斑电流阈值，具体包括：
由光伏组件的温度或环境温度从第一组映射关系中查找光伏组件的当前电压对应的热斑区域第一映射关系；第一组映射关系中不同温度对应不同的热斑区域第一映射关系；
由光伏组件的当前电压从热斑区域第一映射关系中查找对应的热斑电流阈值，热斑区域第一映射关系包括不同的电压对应不同的热斑电流阈值；
控制光伏组件在当前电流下输出电压大于等于对应的热斑电压阈值，具体包括：
由光伏组件的温度或环境温度从第二组映射关系中查找光伏组件的当前电流对应的热斑区域第二映射关系；第二组映射关系中不同温度对应不同的热斑区域第二映射关系；
由光伏组件的当前电流从热斑区域第二映射关系中查找对应的热斑电压阈值；热斑区域第二映射关系包括不同的电流对应不同的热斑电压阈值。
优选地，当由光伏组件的当前电压从热斑区域第一映射关系中查找对应的热斑电流阈值时，还包括：
由光伏组件的当前温度修正当前电压对应的热斑电流阈值；
当由光伏组件的当前电流从热斑区域第二映射关系中查找对应的热斑电流阈值时，还包括：
由光伏组件的当前温度或环境温度修正当前电流对应的热斑电压阈值。
本申请还提供一种光伏系统，包括以上介绍的光伏组件，还包括逆变器；
光伏组件连接逆变器的输入端。
由此可见，本申请具有如下有益效果：
本申请实施例提供的光伏组件中的至少一个接线盒中集成DC/DC电路，并且该DC/DC电路具有控制光伏组件的输出电流的功能，因此，可以使光伏组件避开热斑区域，即不工作在热斑区域，光伏电池片不工作在热斑区域包括控制光伏组件在当前电压下输出电流小于等于对应的热斑电流阈值，或者控制光伏组件在当前电流下输出电压大于等于对应的热斑电压阈值；因此，每个子串对应的防反二极管可以省掉，从而可以节省成本。
附图说明
图1为传统中的一种光伏组件的示意图；
图2A为传统中另一种光伏组件的示意图；
图2B为本申请实施例提供的一种光伏组件的示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种光伏组件的示意图；
图4为本申请实施例提供的一种光伏电池片的输出特性曲线图；
图5为本申请实施例提供的较弱的光伏电池片PV3的消耗功率对比图；
图6为本申请实施例提供的一种热斑示意图；
图7为本申请实施例提供的另一种热斑示意图；
图8为本申请实施例提供的不同Isc下光伏组件热斑区域汇总示意图；
图9为本申请实施例提供的一种光伏组件DC/DC电路为Buck电路的示意图；
图10为本申请实施例提供的另一种光伏组件中第一线缆实现的示意图；
图11为本申请实施例提供的一种光伏组件DC/DC电路为Boost电路的示意图；
图12为本申请实施例提供的另一种光伏组件DC/DC电路为Buck电路的示意图；
图13为本申请实施例提供的另一种光伏组件DC/DC电路为Boost电路的示意图；
图14为本申请实施例提供的一种光伏组件的控制方法的流程图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解和实施本申请实施例提供的技术方案，下面先介绍应用场景以及传统技术。
参见图1，该图为传统中的一种光伏组件的示意图。
该光伏组件包括三个接线盒20，继续以一个光伏组件包括60个光伏电池片10为例进行介绍。
每个接线盒中放置1个防反二极管，并且近距离连接3个子串，内部焊条线缆a、d大幅缩短。同时左右两个接线盒由于距离光伏组件边沿较近，因此引出的正负线缆e、f也只需要非常短的长度即可连接相邻的光伏组件。因此，三分体接线盒光伏组件的内部线缆a、d和外部正负线缆e、f均较短，成本低、线缆损耗小。如果光伏组件中集成直流/直流(DC/DC，Direct Current/Direct Current)电路，三分体接线盒需要在每个接线盒均集成一个DC/DC电路，DC/DC电路作为一种功率优化器，可以控制光伏组件的电压和电流。但是，三分体接线盒集成功率优化器，共需要3个DC/DC电路，成本非常高。
图1为电池片为正方形的光伏组件，另外，光伏组件中的电池片也可以为矩形，参见图2A，该图为传统中另一种光伏组件的示意图。
图2A所示的矩形电池片对应的光伏组件，每个子串也对应一个接线盒，每个接线盒包括一个防反二极管，存在与图1相同的缺点。
因此，本申请为了降低光伏组件的成本，可以仅采用两个接线盒，即在首子串和尾子串连接接线盒，其余子串可以不连接接线盒，并且仅在其中一个接线盒中集成DC/DC电路，并且该DC/DC电路具有控制光伏组件的输出电流的功能，因此，可以使光伏组件避开热斑区域，即不工作在热斑区域，因此，每个子串对应的防反二极管可以省掉，从而可以节省成本。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。
本申请实施例提供的智能光伏组件，包括：多个子串和至少一个接线盒；多个子串串联在一起；接线盒包括直流/直流DC/DC电路；DC/DC电路，用于控制光伏组件在当前电压下输出电流小于等于对应的热斑电流阈值，或者控制光伏组件在当前电流下输出电压大于等于对应的热斑电压阈值，使光伏组件中的光伏电池片不工作在热斑区域。本申请实施例不具体限定光伏组件包括的接线盒的数量，也具体限定光伏组件包括的DC/DC电路的数量，为了节省防反二极管，从而节省成本。该技术方案可以适用于图1、图2A和图2B所示的各种光伏组件。图2B所示的单体接线盒20，在单体接线盒的光伏组件中集成DC/DC电路。
参见图3，该图为本申请实施例提供的一种光伏组件的示意图。
本申请实施例提供一种智能光伏组件，包括：第一接线盒21、第二接线盒22和多个子串；多个子串串联在一起；串联后的位于光伏组件正极的第一个子串为首子串，位于光伏组件的负极的最后一个子串为尾子串；第一接线盒21连接多个子串中首子串的正极，第二接线盒22连接多个子串中尾子串的负极；
第一接线盒21或第二接线盒22包括直流/直流DC/DC电路，不包括DC/DC电路的接线盒通过第一线缆g连接DC/DC电路；本申请实施例不具体限定DC/DC电路的具体类型，例如可以为降压电路Buck、升压电路Boost或升降压电路Buck-Boost。
第一线缆g可以通过光伏组件内部的焊带走线，也可以通过在光伏组件外部增加线缆连接实现。第一线缆g与图1所示的光伏组件内部的线缆a和d长度相当。
DC/DC电路的输入正极和输出正极连接在一起，或，DC/DC电路的输入负极和输出负极连接在一起；本申请实施例也不具体限定DC/DC电路连接首子串还是尾子串，图3中以DC/DC电路连接首子串为例进行介绍，即DC/DC电路集成在第一接线盒21内部。应该理解，DC/DC电路也可以连接尾子串，即DC/DC电路集成在第二接线盒22内部。
图3中是以DC/DC电路的输入正极和输出正极连接在一起为例进行介绍，DC/DC电路的输入正极通过第一线缆g连接第二接线盒22，第二接线盒22通过外部线缆f连接其他光伏组件。第一接线盒21通过外部线缆e连接其他光伏组件。图3中只有第一线缆g比较长，其他线缆均较短。
DC/DC电路，用于控制光伏组件的输出电流小于等于热斑电流阈值，使光伏组件中的光伏电池片不工作在热斑区域；控制光伏组件在当前电压下输出电流小于等于对应的热斑电流阈值，或者控制光伏组件在当前电流下输出电压大于等于对应的热斑电压阈值。
下面结合附图介绍本申请实施例提供的光伏组件的工作原理，首先介绍，光伏电池片的输出特性。
参见图4，该图为本申请实施例提供的一种光伏电池片的输出特性曲线图。
图4中横坐标为输出电压，纵坐标为输出电流。光伏电池片的输出特性曲线存在3个象限的工作区间。
在第一象限，输出电压和输出电流均为正值，是正常的发电状态；在第二象限，输出电流为正，电流值超过了短路电流Isc，输出电压为负，光伏电池片变成了负载；在第四象限，输出电压为正，电压值超过了开路电压Voc，输出电流为负，光伏电池片也变成了负载。
参见图5，该图为本申请实施例提供的较弱的光伏电池片PV3的消耗功率对比图。
在光伏组件内部，多个光伏电池片串联，由于阴影遮挡、衰减等因素导致的部分光伏电池片的输出功率变弱，形成串联失配现象，将会影响整个光伏系统的运行，甚至会产生热斑等安全问题。
以3个光伏电池片串联为例，在电流I1下，光伏电池片PV1和光伏电池片PV2的输出功率为正，工作在第一象限，而光伏电池片PV3的输出电压变成负值，输出功率变为负，成为负载，工作在第二象限。即光伏电池片PV3非但没有输出功率贡献，反而会消耗光伏电池片PV1和光伏电池片PV2产生的功率。并且，光伏电池片PV3消耗功率时会发热，形成热斑，严重时，热斑会破坏光伏组件的密封材料和光伏玻璃，还可能引起火灾。
在传统光伏组件中，3个防反二极管可以消除光伏组件内部3个子串之间的串联失配现象。但是，在1个子串内部的各个光伏电池片之间仍然存在串联失配导致的热斑隐患。
对于一个光伏电池片来说，在第二象限运行时只有当运行消耗的功率超过一定值时，才会产生较大的热积累形成热斑。因此，在不同光照下，短路电流Isc不同，其第二象限热斑区域也不同。如图6所示，较大的Isc会产生较大的热斑区域(阴影区域)、较小的Isc会产生较小的热斑区域(阴影区域)。
图6中，不同Isc下光伏电池片热斑区域对比可以看出，左图的Isc较大、热斑区域也大；右图的Isc较小、热斑区域也小。
当多个光伏电池片串联时，总的输出曲线虽然不在第二象限，但是其中较弱的光伏电池片可能已经运行到第二象限。因此，对于光伏电池片串联之后的光伏组件来说，其热斑区域需要扩大，甚至需要扩大到第一象限，如图7所示。
图7中，不同Isc下光伏电池片的热斑区域对比，左图Isc较大、热斑区域也大；右图Isc较小、热斑区域也小。
参见图8，该图为本申请实施例提供的不同Isc下光伏组件热斑区域汇总示意图。
因此，本申请实施例提供的智能组件，可以在设计阶段对光伏组件的热斑区域进行标定。例如，在不同输出电压下选择可以运行的电流上限，在10V下最高可以运行到5A，在20V下最高可以运行到8A。热斑区域的标定结果，除了与光伏组件的当前电压和电流相关，还可以与环境温度相关。例如，较低的环境温度可以允许热斑区域进一步减小。因此，还可以获得当前的环境温度或光伏组件的温度来调节光伏组件的输出电流。一种可能的实现方式，可以将标定的热斑区域电压电流映射关系保存在智能光伏组件的控制器中，在实际工作时，通过DC/DC电路控制输出电压和输出电流，使光伏组件避开热斑区域，从而避免内部光伏电池片出现严重的第二象限发热现象。
本申请实施例提供的光伏组件仅包括两个接线盒，即在首子串和尾子串连接接线盒，其余子串可以不连接接线盒，并且仅在其中一个接线盒中集成DC/DC电路，并且该DC/DC电路具有控制光伏组件的输出电流的功能，因此，可以使光伏组件避开热斑区域，即不工作在热斑区域，因此，每个子串对应的防反二极管可以省掉，从而可以节省成本。
一种可能的实现方式，本申请实施例提供的光伏组件中的DC/DC电路所在的接线盒还包括：DC/DC控制器；
DC/DC电路所在的接线盒还包括：DC/DC控制器；
DC/DC控制器，用于由光伏组件的当前电压从热斑区域第一映射关系中查找对应的热斑电流阈值，热斑区域第一映射关系包括不同的电压对应不同的热斑电流阈值；或由光伏组件的当前电流从热斑区域第二映射关系中查找对应的热斑电压阈值；热斑区域第二映射关系包括不同的电流对应不同的热斑电压阈值。
DC/DC电路所在的接线盒还包括：DC/DC控制器；
DC/DC控制器，用于由光伏组件的温度或环境温度从第一组映射关系中查找光伏组件的当前电压对应的热斑区域第一映射关系；第一组映射关系中不同温度对应不同的热斑区域第一映射关系；由光伏组件的当前电压从热斑区域第一映射关系中查找对应的热斑电流阈值，热斑区域第一映射关系包括不同的电压对应不同的热斑电流阈值；或由光伏组件的温度或环境温度从第二组映射关系中查找光伏组件的当前电流对应的热斑区域第二映射关系；第二组映射关系中不同温度对应不同的热斑区域第二映射关系；由光伏组件的当前电流从热斑区域第二映射关系中查找对应的热斑电压阈值；热斑区域第二映射关系包括不同的电流对应不同的热斑电压阈值。
不同温度对应不同的第一映射关系，例如第一映射关系为电压和热斑电流阈值的曲线，不同的温度对应不同的曲线。
本申请实施例不具体限定以上的第一映射关系或第二映射关系的表现形式，例如可以预先通过测试获得的数据制作为数据表，实际工作时直接通过查表来获得对应的数值。另外，也可以根据数据拟合为曲线，拟合得到曲线的表达式，根据表达式来获得对应的数值。本申请实施例可以由光伏组件的当前电流查找对应的热斑电压阈值，又可以由光伏组件的当前电压查找对应的热斑电流阈值。
另外，本申请实施例提供的光伏组件，还包括：控制主机；
DC/DC电路所在的接线盒还包括：DC/DC控制器和通信模块；
控制主机，用于向通信模块发送光伏组件的当前电压对应的热斑电流阈值或当前电流对应的热斑电压阈值；
通信模块，用于将热斑电流阈值或热斑电压阈值转发给DC/DC控制器；
DC/DC控制器，用于控制光伏组件的输出电流小于等于热斑电流阈值；或控制光伏组件的输出电压大于等于热斑电压阈值。
另一种实现方式，除了不同的电压对应不同的热斑电流阈值以外，还可以不同的温度对应不同的热斑电流阈值，即可以实时检测光伏组件的温度或者环境的温度，例如，DC/DC控制器，还用于当由光伏组件的当前电压从热斑区域第一映射关系中查找对应的热斑电流阈值时，DC/DC控制器，还用于由光伏组件的当前温度修正当前电压对应的热斑电流阈值。当由光伏组件的当前电流从热斑区域第二映射关系中查找对应的热斑电流阈值时，DC/DC控制器，还用于由光伏组件的当前温度或环境温度修正当前电流对应的热斑电压阈值。
本申请实施例不具体限定利用温度修正热斑电流阈值的方式，例如可以根据温度得到一个修正系数，利用修正系数来修正当前电压对应的热斑电流阈值。例如，可以预先设置不同温度下对应的热斑电流阈值，也可以预先基于测试的温度得到一个修正系数，根据修正系数来修正热斑电流阈值，该修正系数使热斑电流阈值与温度成正比，温度越高，则热斑电流阈值越大。
由于本申请提供的技术方案，预先根据光伏组件的热斑区间标定了对应的热斑电流阈值或热斑电压阈值，实际运行时，只要根据采集的电压控制电流不超过热斑电流阈值，就可以保证光伏组件不会工作在热斑区域，因此，可以不必使用反向二极管。同理，也可以根据采集的电流控制电压不小于热斑电压阈值，就可以保证光伏组件不会工作在热斑区域，因此，可以不必使用反向二极管。
本申请实施例不具体限定通信模块的具体实现形式，例如，可以为无线通信模块。
其中，控制主机可以为上位机，也可以为逆变器的控制器，本申请实施例不做具体限定。
控制主机可以通过通信模块向DC/DC控制器发送当前电压对应的热斑电流阈值，也可以发送一系列电压对应的一系列热斑电流阈值。当控制主机向DC/DC控制器发送一系列热斑电流阈值时，DC/DC控制器可以通过当前电压来查询对应的热斑电流阈值。
本申请实施例并不是设置唯一一个热斑电流阈值或热斑电压阈值，而是控制主机向DC/DC控制器下发当前电压对应的热斑电流阈值或当前电流对应的热斑电压阈值，这样可以更准确地调节光伏组件的输出电流或输出电压，进而更有利于避免热斑产生。
下面结合附图介绍DC/DC电路集成在第一接线盒的实现方式。
参见图9，该图为本申请实施例提供的一种光伏组件DC/DC电路为Buck电路的示意图。
本申请实施例提供的智能光伏组件，第一接线盒包括DC/DC电路，DC/DC电路为降压电路，即Buck电路；Buck电路可以实现对光伏组件的电压进行降压。
第一接线盒21包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；
第一端口连接正极引出线缆e，第二端口用于通过第一线缆g连接第二接线盒22；第三端口和第四端口分别连接首子串的正极和负极。本申请实施例提供的光伏组件中每个子串不必连接防反二极管，即光伏组件不包括防反二极管。
DC/DC电路的输出正极连接第一端口，DC/DC电路的输入正极连接第三端口，DC/DC电路的输出负极和输入负极均连接第二端口。
本申请实施例不具体限定Buck电路的具体拓扑，例如包括电感L、二极管D、第一电容C1、第二电容C2和开关管S。电感L的第一端连接第一端口，电感L的第二端通过开关管S连接第三端口，第二电容C2的第一端和第二端分别连接第一端口和第二端口，二极管D的阴极连接电感L的第二端，二极管D的阳极连接第二端口，第一电容C1的第一端连接第三端口，第一电容C1的第二端连接第二端口。
图9中的第一接线盒21与第二接线盒22之间连接的第一线缆g通过内部焊带实现。
参见图10，该图为本申请实施例提供的另一种光伏组件中第一线缆实现的示意图。
图10中的第一接线盒21与第二接线盒22之间连接的第一线缆g通过外部线缆实现。
参见图11，该图为本申请实施例提供的一种光伏组件DC/DC电路为Boost电路的示意图。
本申请实施例提供的光伏组件，第一接线盒包括DC/DC电路，DC/DC电路为升压电路，即Boost电路；Boost电路可以实现对光伏组件的电压进行升压；
第一接线盒21包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；
第一端口连接正极引出线缆，第二端口用于通过第一线缆g连接第二接线盒22；第三端口和第四端口分别连接首子串的正极和负极；
DC/DC电路的输出正极连接第一端口，DC/DC电路的输入正极连接第三端口，DC/DC电路的输出负极和输入负极均连接第二端口。
本申请实施例不具体限定Boost电路的具体拓扑，例如包括电感L、二极管D、第一电容C1、第二电容C2和开关管S。第二电容C2的第一端连接第一端口，第二电容C2的第二端连接第二端口，二极管D的阴极连接第一端口，二极管D的阳极通过电感L连接第三端口，第一电容C1的第一端和第二端分别连接第三端口和第二端口，开关管S的第一端连接二极管D的阳极，开关管S的第二端连接第二端口。
下面结合附图介绍DC/DC电路集成在第二接线盒的实现方式。
参见图12，该图为本申请实施例提供的另一种光伏组件DC/DC电路为Buck电路的示意图。
本申请实施例提供的光伏组件，第二接线盒22包括DC/DC电路，DC/DC电路为降压电路，即Buck电路；Buck电路可以实现对光伏组件的电压进行降压；
第二接线盒22包括第五端口、第六端口、第七端口和第八端口；
第五端口用于通过第一线缆连接第一接线盒21，第六端口连接负极引出线缆f；第七端口和第八端口分别连接尾子串的正极和负极；
DC/DC电路的输入正极和输出正极均连接第五端口，DC/DC电路的输出负极连接第六端口，DC/DC电路的输入负极连接第八端口。
本申请实施例不具体限定Buck电路的具体拓扑，例如包括电感L、二极管D、第一电容C1、第二电容C2和开关管S。第二电容C2的第一端和第二端分别连接第五端口和第六端口，电感L的第一端连接第六端口，电感L的第二端通过开关管S连接第八端口，二极管D的阴极连接第一端口，二极管D的阳极连接电感L的第二端，第一电容C1的第一端和第二端分别连接第五端口和第八端口。
参见图13，该图为本申请实施例提供的另一种光伏组件DC/DC电路为Boost电路的示意图。
本申请实施例提供的光伏组件，第二接线盒22包括DC/DC电路，DC/DC电路为升压电路，即Boost电路；Boost电路可以实现对光伏组件的电压进行升压；
第二接线盒22包括第五端口、第六端口、第七端口和第八端口；
第五端口用于通过第一线缆g连接第一接线盒21，第六端口连接负极引出线缆；第七端口和第八端口分别连接尾子串的正极和负极；
DC/DC电路的输入正极和输出正极均连接第五端口，DC/DC电路的输出负极连接第六端口，DC/DC电路的输入负极连接第八端口。
本申请实施例不具体限定Boost电路的具体拓扑，例如包括电感L、二极管D、第一电容C1、第二电容C2和开关管S。第二电容C2的第一端和第二端分别连接第五端口和第六端口，二极管D的阳极连接第六端口，二极管D的阴极通过电感L连接第八端口，开关管S的第一端和第二端分别连接第一端口和二极管D的阴极，第一电容C1的第一端和第二端分别连接第一端口和第八端口。
另外，本申请实施例的光伏组件，DC/DC电路位于的接线盒中还可以包括DCDC控制器；DCDC控制器，用于控制DC/DC电路控制光伏组件进行最大功率点跟踪(MPPT，MaximumPower Point Tracking)、限电压运行、限电流运行、限功率运行或直通运行。即DCDC控制器可以使光伏组件实现智能控制。具体地，DCDC控制器控制DC/DC电路中的开关管进行高频斩波来实现MPPT运行、限电压运行、限电流运行或限功率运行。直通运行是DC/DC电路不进行斩波工作，直接对外输出光伏组件特性的一种工作方式。对于Buck电路，是开关管直接导通运行；对于Boost电路，是开关管直接封波运行。
DCDC控制器，用于对DC/DC电路中的开关管封波、对DC/DC电路快速关断或主动旁路光伏组件等，使光伏组件进入安全模式。其中，旁路运行是指关断串联耦合在输入端和输出端之间的开关管、导通耦合在输出端正极和负极之间的开关管，在图示中，耦合在输出端正负极之间的是二极管，可以用开关管代替来实现主动旁路运行。在旁路运行下，光伏组件无法对外输出功率，但是DC/DC电路可以为光伏组串提供低阻抗通路、使得整个光伏组串还可以高效运行。
另外，本申请实施例提供的光伏组件，DC/DC电路位于的接线盒中包括DCDC控制器；DCDC控制器，用于进行以下至少一种诊断：光伏组件的IV扫描、光伏组件的故障诊断、线缆或端子的电弧诊断、线缆或端子的过温诊断。光伏组件的IV扫描是采用DC/DC电路改变光伏组件的输出电压电流工作点，并且记录至少一段电压电流工作点值，数据用于对光伏组件进行诊断；光伏组件的故障诊断的内容包括以下至少一种：阴影遮挡、输出电压过低、输出电流过低、光伏组件的热斑故障诊断、电势诱导衰减(PID，Potential InducedDegradation)故障诊断和旁路二极管失效诊断等。
本申请实施例不具体限定DCDC控制器的具体实现形式，例如可以为单片机或者微处理器等。
以上实施例介绍的光伏组件，子串均位于接线盒的同一侧，另外的实现方式中，子串也可以位于接线盒的两侧。即本申请实施例提供的光伏组件，其特征在于，多个子串包括第一组和第二组；第一组中的多个子串和第二组的多个子串在接线盒的两侧对称设置，矩形电池片相对于正方形电池片的成本更低。
具体可以参见图2所示的子串，区别是，图2中的接线盒采用图9-图13所示的任意一种实现形式，在此不再赘述。
基于以上实施例提供的一种智能光伏组件，本申请实施例还提供一种光伏组件的控制方法，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光伏组件的控制方法的流程图。
本申请实施例提供的光伏组件的控制方法，光伏组件包括：多个子串和至少一个接线盒；多个子串串联在一起；接线盒连接多个子串中首子串的正极或尾子串的负极；接线盒包括直流/直流DC/DC电路；
本申请实施例提供的方法适用于图1、图2A和图2B所示的任何一种光伏组件。
控制方法包括：
S1401：检测光伏组件的当前电压或当前电流；
S1402：控制光伏组件在当前电压下输出电流小于等于对应的热斑电流阈值，或者控制光伏组件在当前电流下输出电压大于等于对应的热斑电压阈值，使光伏组件中的光伏电池片不工作在热斑区域。。
本申请实施例提供的光伏组件仅包括两个接线盒，即在首子串和尾子串连接接线盒，其余子串可以不连接接线盒，并且仅在其中一个接线盒中集成DC/DC电路，并且该DC/DC电路具有控制光伏组件的输出电流的功能，因此，可以使光伏组件避开热斑区域，即不工作在热斑区域，因此，每个子串对应的防反二极管可以省掉，从而可以节省成本。
另外，本申请实施例提供的控制方法也适用于图3所示的光伏组件，图3所示的光伏组件包括：第一接线盒、第二接线盒和多个子串；多个子串串联在一起；第一接线盒连接多个子串中首子串的正极，第二接线盒连接多个子串中尾子串的负极；第一接线盒或第二接线盒包括直流/直流DC/DC电路，不包括DC/DC电路的接线盒通过第一线缆连接DC/DC电路；DC/DC电路的输入正极和输出正极连接在一起，或，DC/DC电路的输入负极和输出负极连接在一起。
一种可能的实现方式，控制光伏组件在当前电压下输出电流小于等于对应的热斑电流阈值，具体包括：
由光伏组件的当前电压从热斑区域第一映射关系中查找对应的热斑电流阈值，热斑区域第一映射关系包括不同的电压对应不同的热斑电流阈值；
另一种可能的实现方式，控制光伏组件在当前电流下输出电压大于等于对应的热斑电压阈值，具体包括：
由光伏组件的当前电流从热斑区域第二映射关系中查找对应的热斑电压阈值；热斑区域第二映射关系包括不同的电流对应不同的热斑电压阈值。
另外，为了更准确地控制光伏组件的工作状态，可以实时检测光伏组件的温度或者环境的温度，因为温度也会影响光伏组件的电流。
控制光伏组件在当前电压下输出电流小于等于对应的热斑电流阈值，具体包括：
由光伏组件的温度或环境温度从第一组映射关系中查找光伏组件的当前电压对应的热斑区域第一映射关系；第一组映射关系中不同温度对应不同的热斑区域第一映射关系；
由光伏组件的当前电压从热斑区域第一映射关系中查找对应的热斑电流阈值，热斑区域第一映射关系包括不同的电压对应不同的热斑电流阈值；
控制光伏组件在当前电流下输出电压大于等于对应的热斑电压阈值，具体包括：
由光伏组件的温度或环境温度从第二组映射关系中查找光伏组件的当前电流对应的热斑区域第二映射关系；第二组映射关系中不同温度对应不同的热斑区域第二映射关系；
由光伏组件的当前电流从热斑区域第二映射关系中查找对应的热斑电压阈值；热斑区域第二映射关系包括不同的电流对应不同的热斑电压阈值。
例如，当由光伏组件的当前电压从热斑区域第一映射关系中查找对应的热斑电流阈值时，还包括：
由光伏组件的当前温度修正当前电压对应的热斑电流阈值。
当由光伏组件的当前电流从热斑区域第二映射关系中查找对应的热斑电流阈值时，还包括：
由光伏组件的当前温度或环境温度修正当前电流对应的热斑电压阈值。
本申请实施例不具体限定具体的修正方式，例如可以乘以一个系数，可以不同温度下，同一个电压对应不同的热斑电流阈值。
需要说明的是，本说明书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。对于实施例公开的系统或装置而言，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。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (14)
1.一种智能光伏组件，其特征在于，包括：多个子串和至少一个接线盒；多个子串串联在一起；所述接线盒连接多个子串中首子串的正极或尾子串的负极；
所述接线盒包括直流/直流DC/DC电路；
所述DC/DC电路，用于控制所述光伏组件在当前电压下输出电流小于等于对应的热斑电流阈值，或者控制所述光伏组件在当前电流下输出电压大于等于对应的热斑电压阈值，使所述光伏组件中的光伏电池片不工作在热斑区域。
2.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述接线盒包括：第一接线盒和第二接线盒；所述第一接线盒连接多个子串中首子串的正极，所述第二接线盒连接多个子串中尾子串的负极；
所述第一接线盒或所述第二接线盒包括直流/直流DC/DC电路，不包括所述DC/DC电路的接线盒通过第一线缆连接所述DC/DC电路；
所述DC/DC电路的输入正极和输出正极连接在一起，或，所述DC/DC电路的输入负极和输出负极连接在一起。
3.根据权利要求1或2所述的光伏组件，其特征在于，所述DC/DC电路所在的接线盒还包括：DC/DC控制器；
所述DC/DC控制器，用于由所述光伏组件的当前电压从热斑区域第一映射关系中查找对应的热斑电流阈值，所述热斑区域第一映射关系包括不同的电压对应不同的热斑电流阈值；或由所述光伏组件的当前电流从热斑区域第二映射关系中查找对应的热斑电压阈值；所述热斑区域第二映射关系包括不同的电流对应不同的热斑电压阈值。
4.根据权利要求1或2所述的光伏组件，其特征在于，所述DC/DC电路所在的接线盒还包括：DC/DC控制器；
所述DC/DC控制器，用于由所述光伏组件的温度或环境温度从第一组映射关系中查找所述光伏组件的当前电压对应的热斑区域第一映射关系；所述第一组映射关系中不同温度对应不同的热斑区域第一映射关系；由所述光伏组件的当前电压从热斑区域第一映射关系中查找对应的热斑电流阈值，所述热斑区域第一映射关系包括不同的电压对应不同的热斑电流阈值；或由所述光伏组件的温度或环境温度从第二组映射关系中查找所述光伏组件的当前电流对应的热斑区域第二映射关系；所述第二组映射关系中不同温度对应不同的热斑区域第二映射关系；由所述光伏组件的当前电流从热斑区域第二映射关系中查找对应的热斑电压阈值；所述热斑区域第二映射关系包括不同的电流对应不同的热斑电压阈值。
5.根据权利要求1或2所述的光伏组件，其特征在于，当由所述光伏组件的当前电压从热斑区域第一映射关系中查找对应的热斑电流阈值时，所述DC/DC控制器，还用于由所述光伏组件的当前温度或环境温度修正所述当前电压对应的热斑电流阈值；
当由所述光伏组件的当前电流从热斑区域第二映射关系中查找对应的热斑电流阈值时，所述DC/DC控制器，还用于由所述光伏组件的当前温度或环境温度修正所述当前电流对应的热斑电压阈值。
6.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，还包括：控制主机；
所述DC/DC电路所在的接线盒还包括：DC/DC控制器和通信模块；
所述控制主机，用于向所述通信模块发送所述光伏组件的当前电压对应的所述热斑电流阈值或当前电流对应的所述热斑电压阈值；
所述通信模块，用于将所述热斑电流阈值或所述热斑电压阈值转发给所述DC/DC控制器；
所述DC/DC控制器，用于控制所述光伏组件的输出电流小于等于所述热斑电流阈值；或控制所述光伏组件的输出电压大于等于所述热斑电压阈值。
7.根据权利要求1-6任一项所述的光伏组件，其特征在于，所述第一接线盒包括所述DC/DC电路，所述DC/DC电路为降压电路或升压电路；
所述第一接线盒包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；
所述第一端口连接正极引出线缆，所述第二端口用于通过所述第一线缆连接所述第二接线盒；所述第三端口和所述第四端口分别连接所述首子串的正极和负极；
所述DC/DC电路的输出正极连接所述第一端口，所述DC/DC电路的输入正极连接所述第三端口，所述DC/DC电路的输出负极和输入负极均连接所述第二端口。
8.根据权利要求1-6任一项所述的光伏组件，其特征在于，所述第二接线盒包括所述DC/DC电路，所述DC/DC电路为降压电路或升压电路；
所述第二接线盒包括第五端口、第六端口、第七端口和第八端口；
所述第五端口用于通过所述第一线缆连接所述第一接线盒，所述第六端口连接负极引出线缆；所述第七端口和所述第八端口分别连接所述尾子串的正极和负极；
所述DC/DC电路的输入正极和输出正极均连接所述第五端口，所述DC/DC电路的输出负极连接所述第六端口，所述DC/DC电路的输入负极连接所述第八端口。
9.根据权利要求1-8任一项所述的光伏组件，其特征在于，所述多个子串包括第一组和第二组；
所述第一组中的多个子串和所述第二组的多个子串在所述接线盒的两侧对称设置。
10.一种光伏组件的控制方法，其特征在于，所述光伏组件包括：多个子串和至少一个接线盒；多个子串串联在一起；所述接线盒连接多个子串中首子串的正极或尾子串的负极；所述接线盒包括直流/直流DC/DC电路；
所述控制方法包括：
检测所述光伏组件的当前电压或当前电流；
控制所述光伏组件在当前电压下输出电流小于等于对应的热斑电流阈值，或者控制所述光伏组件在当前电流下输出电压大于等于对应的热斑电压阈值，使所述光伏组件中的光伏电池片不工作在热斑区域。
11.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述控制所述光伏组件在当前电压下输出电流小于等于对应的热斑电流阈值，具体包括：
由所述光伏组件的当前电压从热斑区域第一映射关系中查找对应的热斑电流阈值，所述热斑区域第一映射关系包括不同的电压对应不同的热斑电流阈值；
所述控制所述光伏组件在当前电流下输出电压大于等于对应的热斑电压阈值，具体包括：
由所述光伏组件的当前电流从热斑区域第二映射关系中查找对应的热斑电压阈值；所述热斑区域第二映射关系包括不同的电流对应不同的热斑电压阈值。
12.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述控制所述光伏组件在当前电压下输出电流小于等于对应的热斑电流阈值，具体包括：
由所述光伏组件的温度或环境温度从第一组映射关系中查找所述光伏组件的当前电压对应的热斑区域第一映射关系；所述第一组映射关系中不同温度对应不同的热斑区域第一映射关系；
由所述光伏组件的当前电压从热斑区域第一映射关系中查找对应的热斑电流阈值，所述热斑区域第一映射关系包括不同的电压对应不同的热斑电流阈值；
所述控制所述光伏组件在当前电流下输出电压大于等于对应的热斑电压阈值，具体包括：
由所述光伏组件的温度或环境温度从第二组映射关系中查找所述光伏组件的当前电流对应的热斑区域第二映射关系；所述第二组映射关系中不同温度对应不同的热斑区域第二映射关系；
由所述光伏组件的当前电流从热斑区域第二映射关系中查找对应的热斑电压阈值；所述热斑区域第二映射关系包括不同的电流对应不同的热斑电压阈值。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，当由所述光伏组件的当前电压从热斑区域第一映射关系中查找对应的热斑电流阈值时，还包括：
由所述光伏组件的当前温度修正所述当前电压对应的热斑电流阈值；
当由所述光伏组件的当前电流从热斑区域第二映射关系中查找对应的热斑电流阈值时，还包括：
由所述光伏组件的当前温度或环境温度修正所述当前电流对应的热斑电压阈值。
14.一种光伏系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的光伏组件，还包括逆变器；
所述光伏组件连接所述逆变器的输入端。
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|---|---|---|---|
| CN202311435714.0A CN117478058A (zh) | 2023-10-31 | 2023-10-31 | 一种智能光伏组件、控制方法及光伏系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311435714.0A CN117478058A (zh) | 2023-10-31 | 2023-10-31 | 一种智能光伏组件、控制方法及光伏系统 |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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| CN202311435714.0A Pending CN117478058A (zh) | 2023-10-31 | 2023-10-31 | 一种智能光伏组件、控制方法及光伏系统 |
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2023
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