CN117581436A - 一种光伏系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光伏系统及控制方法，该系统包括多个第一变换器、第二变换器、逆变器及控制器；控制器获取相互串联的多个第一变换器的输入电压之和；在多个第一变换器输入电压之和大于第一电压时，调整第一变换器输出电压，使第一变换器输入电压之和小于等于第一电压；在第一变换器输入电压之和小于第二电压时，调整第二变换器输出电压，使第二变换器输出电压大于等于第二电压，以使第一变换器保持在根据功率调整输入电压状态。本申请提供的光伏系统能够灵活配置光伏组串中的光伏组件数量，从而使得光伏组串中的光伏组件配置情况不受限于逆变器的输入电压限制，能整体提升光伏系统的发电量。

Description

一种光伏系统及控制方法 技术领域

本申请涉及电子电力技术，特别涉及一种光伏系统及控制方法。

背景技术

光伏发电是将光伏组件产生的直流电经过变换器转换成符合电网要求的交流电之后接入公共电网。传统光伏系统通常由光伏组件、变换器等设备组成。由于单个光伏组件所能产生的输出电压通常比较低，为了光伏系统能够正常运行，一般会将多个光伏组件通过串联的方式先连接为光伏组串，然后再将光伏组串接入变换器。

一般变换器要求的输入电压范围有限，因此导致光伏组串中串联的光伏组件的数量不能太多，否则可能会超过变换器的输入电压限制，造成变换器的损坏。另外，对于每个光伏组件来说，光伏组件的开路电压与其运行时环境的温度相关。温度越低，光伏组件的开路电压越高。因此，在设计光伏系统时，需要考虑到安装环境的最低温度，从而估算光伏组串可能输出的最大电压，通过限制每一路光伏组串可能输出的最大电压不超过变换器的输入电压限值来确定光伏组串中每一串接入的光伏组件的最大数量，从而保证变换器不会损坏。

此外，位于同一个光伏组串中的不同光伏组件，可能因其运行的环境存在差异(比如光伏组件的朝向、光照、温升、遮挡等等参数会有差异)，或者，光伏组件本身的参数可能存在差异(光伏组件类型不同，老化程度不同，某些光伏组件有特定缺陷等等)，从而最终导致不同的光伏组件输出的电流不同，低输出电流的光伏组件可能会限制整个光伏组串的输出电流，从而导致整个光伏系统的发电量受到影响。

现有的光伏系统，光伏组串中的光伏组件配置情况受限于变换器的输入电压限制，导致单个光伏组串允许串联的光伏组件数量较少。并且对于各光伏组件之间的差异带来的电流匹配损失无法克服，影响了光伏系统的发电量。有鉴于此，如何灵活的配置各个光伏组串中的光伏组件数量，并且提升光伏系统的整体发电量，是本领域人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供一种光伏系统及控制方法，用于灵活配置光伏组串中的光伏组件数量，从而使得光伏组串中的光伏组件配置情况不受限于后级电路的输入电压限制，能整体提升光伏系统的发电量。

第一方面，本申请提供一种光伏系统，该光伏系统中包括：多个光伏组件、多个第一变换器、第二变换器、逆变器以及控制器；多个光伏组件输出端连接后与一个第一变换器的输入端相连接；多个第一变换器输出端串联后连接到第二变换器的输入端，第二变换器输出端与逆变器连接；光伏组件用于将吸收的光能转化为电能；第一变换器用于调整对应光伏组件的输出电压、电流，进行组件的最大功率点跟踪，或者用于调整第一变换器输出电压、电流，以满足系统的需求；多个第一变换器输出端串联后连接到第二变换器的输入端，第二变换器的输出端与逆变器连接，逆变器用于将直流电逆变成交流电，并将交流电传输到电网或者负载；控制器，用于：获取相互串联的多个第一变换器的输入电压之和； 在多个第一变换器的输入电压之和大于第一电压时，调整一个或多个第一变换器的输出电压，以使多个第一变换器的输入电压之和小于或等于第一电压；在多个第一变换器的输入电压之和小于第二电压时，调整第二变换器的输出电压，以使第二变换器的输出电压大于或等于第二电压，以使多个第一变换器保持在根据功率调整输入电压的状态，第一电压大于第二电压。

利用本申请提供的光伏系统中的控制器，来调整与一个或者多个光伏组件相连接的第一变换器的输出电压，在同一串的多个第一变换器的输入电压之和大于第一电压时，通过调整一个或者多个第一变换器的输出电压，使相互串联的多个第一变换器串联输出的电压之和小于第一电压，从而保证光伏系统能够正常运行，保护了后级设备，而在多个第一变换器的输入电压之和小于第二电压时，通过调整第二变换器的输出电压，使第二变换器的输出电压大于或等于第二电压，从而保证多个第一变换器输出电压之和满足并网电压和或并网功率。基于上述结构，将可以将第二变换器最终输出的电压控制在一个比较合理的区间，即使光伏组件配置不同，后级电压仍可以运行在预设的区间，从而可以适配较大范围的光伏组件配置情况，此外，在多个第一变换器的输入电压之和不大于第一电压且多个第一变换器的输入电压之和不小于第二电压时，多个第一变换器还可以保持在根据功率调整输入电压的状态，在增加光伏系统中接入的光伏组件的数量的同时还可以提升光伏系统整体的发电量。

作为一种可能的实施方式，逆变器用于接入电网或与负载连接；第一电压为逆变器允许输入的电压上限值；第二电压为电网的电压峰值或者负载所需电压的最小值。因此，利用上述方法，控制器可以根据逆变器允许输入的电压上限值或电网的电压峰值或者负载所需电压的最小值来动态的调整第一电压以及第二电压的取值。

作为一种可能的实施方式，控制器具体用于：根据第一电压确定与多个第一变换器对应的第一输出电压阈值；控制多个第一变换器，使多个第一变换器输出电压不超过对应的第一输出电压阈值。其中，调整后的任一个第一变换器的输出电压小于或等于第一变换器对应的第一输出电压阈值。从而使得相互串联的多个第一变换器输出的电压之和小于第一电压。

为了使得光伏系统可以接入更多的光伏组件，并且使得同一串中的多个第一变换器的总输出电压范围不依赖于实际接入的光伏组件数量以及光伏组件的参数，作为一种可能的实施方式，控制器，具体用于：第一输出电压阈值为第一变换器的输入电压与目标阈值电压的乘积，其中，目标阈值电压为第一电压/多个第一变换器的输入电压之和。比如，可以将第一变换器的输入电压与目标阈值电压比值的乘积直接作为第一输出电压阈值，或者通过其他函数关系设定一个小于或等于该乘积的第一阈值电压。第一输出电压阈值还可以为第一电压/N，其中，N为多个第一变换器的总数量。比如，控制器可以基于第一电压和同一串中的第一变换器的个数，平均或者按照一定的规则为各个第一变换器分配对应的第一输出电压阈值。

通过控制器对多个第一变换器的工作状态的调整，在同一串中的多个第一变换器的输入电压之和超过第一电压时，控制器可以将多个第一变换器串联输出的总电压限制在第一电压以下，在保护后级设备的同时，提升了单个光伏组串中可以接入的最大光伏组件个数，提升了光伏系统的直流配比。另外，光伏系统在初始配置时，可以不需要基于光伏系统安装所在地的气象条件和辐照温度等参数进行复杂的分析计算，只需要将一定数量的光伏组 件与第一变换器连接后就能与第二变换器和逆变器组成光伏系统，因而可以极大的简化光伏系统的初始设计流程。

为了保证后级第二变换器或者逆变器不损坏，作为一种可能的实施方式，光伏系统中的每个第一变换器在输入上电且与控制器建立正常的通讯之前，第一变换器可以先将输出电压控制为一个比较低的值或者先不输出，从而保证不超过后级的第二变换器或者逆变器的输入电压限值。作为另一种可能的实施方式，在多个第一变换器的输入电压之和不大于第一电压且多个第一变换器的输入电压之和不小于第二电压时，利用最大功率点跟踪MPPT方法调整多个第一变换器的输入电压。基于在本专利前述光伏系统中实施的方法，由控制器为各个第一变换器分配第一输出电压阈值后，各个第一变换器再基于光伏系统的整体要求，进行最大功率点跟踪或者调整输出电压。如此，能进一步的保护后级的第二变换器和/或逆变器不会损坏。

逆变器中一般会包含功率变换部件，功率变换部件在进行功率变换时会有一定的损耗，尤其是当第二变换器的输出电压较高时，逆变器的输入电压和输出电压之间的差值会比较大，较大的压差会导致逆变器有更大的损耗，损耗会导致逆变器的温度升高。作为一种可能的实施方式，控制器，还用于：获取逆变器的温度，在逆变器的温度大于等于第一设定温度时，调整一个或者多个第一变换器的输出电压，以使多个第一变换器串联输出的电压之和降低。通过上述方式，可以降低第二变换器的输入电压，进而降低第二变换器的输出电压，使得逆变器的输入与输出的电压差减小，从而降低逆变器的损耗，进而降低逆变器的温度。

第二变换器中一般也会包含功率变换部件，功率变换部件在进行功率变换时会有一定的损耗，尤其是当第二变换器的输入和输出的电压差值会比较大时，较大的压差会导致第二变换器有更大的损耗，损耗会导致第二变换器的温度升高。作为一种可能的实施方式，控制器，还用于：获取第二变换器的温度，在第二变换器的温度大于或等于第二设定温度时，调整一个或者多个第一变换器的输出电压，以使多个第一变换器串联输出的电压改变，使得第二变换器的输出电压与输入电压的差值减小，来降低第二变换器的损耗，从而起到降低第二变换器温度的目的。

作为一种可能的实施方式，光伏系统还包括：直流设备，直流设备与第二变换器的输入端或者输出端连接；控制器，还用于：在多个第一变换器的输入电压之和大于第三电压时，调整一个或多个第一变换器的输出电压，以使多个第一变换器的输入电压之和小于或等于第三电压，第三电压为直流设备允许输入的电压上限值。通过该方式，当光伏系统中的控制器检测到有其他直流设备接入时，控制器可以首先获取直流设备的输入允许电压限值，限制相互串联的多个第一变换器的输出电压之和，使相互串联的多个第一变换器的输出电压之和小于或等于直流设备允许输入的电压上限值。

作为一种可能的实施方式，本申请实施例中控制器可以位于第二变换器或逆变器中，控制器通过通讯或者直接采样的方式来获取多个第一变换器的运行数据并向第一变换器发送相应的控制参数，控制器还可以通过通讯或者直接采样的方式来获取第二变换器的运行数据并向第二变换器发送相应的控制参数。可选的，控制器与多个第一变换器或者第二变换器之间可以采用有线传输或无线传输的方式建立通信。

作为一种可能的实施方式，第一变换器为BUCK降压电路，第二变换器为BOOST升压电路。

第二方面，本申请提供一种控制方法，应用于光伏系统，光伏系统包括：多个第一变换器、第二变换器、逆变器以及控制器；其中多个光伏组件输出端连接后与一个第一变换器的输入端相连接；多个第一变换器输出端串联后连接到第二变换器的输入端，第二变换器输出端与逆变器连接；方法包括：获取相互串联的多个第一变换器的输入电压之和；在多个第一变换器的输入电压之和大于第一电压时，调整一个或多个第一变换器的输出电压，以使多个第一变换器的输入电压之和小于或等于第一电压，在多个第一变换器的输入电压之和小于第二电压时，调整第二变换器的输出电压，以使第二变换器的输出电压大于或等于第二电压，以使多个第一变换器保持在根据功率调整输入电压的状态，第一电压大于第二电压。

作为一种可能的实施方式，逆变器用于接入电网或与负载连接；第一电压为逆变器允许输入的电压上限值；第二电压为电网的电压峰值或者负载所需电压的最小值。

作为一种可能的实施方式，调整一个或多个第一变换器的输出电压，包括：

根据第一电压确定与多个第一变换器对应的第一输出电压阈值；

控制多个第一变换器，使多个第一变换器输出电压不超过对应的第一输出电压阈值。

作为一种可能的实施方式，第一输出电压阈值为第一变换器的输入电压与目标阈值电压的乘积，其中，目标阈值电压为第一电压/多个第一变换器的输入电压之和；或者

第一输出电压阈值为第一电压/N，其中，N为多个第一变换器的总数量。

作为一种可能的实施方式，方法还包括：

在逆变器的温度大于或等于第一设定温度时，调整多个第一变换器中至少一个变换器的输出电压，以使多个第一变换器的输出电压之和降低。

作为一种可能的实施方式，方法还包括：

在第二变换器的温度大于或等于第二设定温度时，调整多个第一变换器中至少一个变换器的输出电压，以使第二变换器的输出电压与第二变换器的输入电压之间的差值减小。

作为一种可能的实施方式，光伏系统还包括：直流设备，直流设备与第二变换器的输入端或者输出端连接；方法还包括：

在多个第一变换器的输入电压之和大于第三电压时，调整一个或多个第一变换器的输出电压，以使多个第一变换器的输入电压之和小于或等于第三电压，第三电压为直流设备允许输入的电压上限值。

作为一种可能的实施方式，方法还包括：

在多个第一变换器的输入电压之和不大于第一电压且多个第一变换器的输入电压之和不小于第二电压时，利用最大功率点跟踪MPPT方法调整多个第一变换器的输入电压。

本申请的这些方面或其它方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

图1A为一种现有光伏系统的结构示意图；

图1B为光伏组件的电压和功率之间关系的P-V曲线示意图；

图1C为光伏组件的电流和电压之间关系的I-V曲线图；

图1D为一种包含MPPT单元的光伏系统的结构示意图；

图2为一种光伏系统的结构示意图；

图3为一种BUCK电路的结构示意图；

图4为另一种光伏系统的架构示意图；

图5A为一种BOOST升压电路示意图；

图5B为一种包含直流设备的光伏系统示意图；

图6为一种对光伏系统进行控制的流程示意图。

具体实施方式

以下，先对本申请实施例中涉及的部分用语进行解释说明，以便于本领域技术人员容易理解。

(1)最大功率点跟踪(maximum power point tracking，MPPT)：通过实时检测输入的电压和电流，计算输入功率，并根据预先设定的某些算法，使得系统实现对输入的最大功率点的追踪，从而使系统可以向后级输出更多的电能，提高发电量。

(2)光伏组件的标准测试条件(standard test conditions，STC)：是指温度为25℃、大气质量AM为1.5、风速为0m/s、光强为1000W/平方米的测试条件。

另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序；“和/或”，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：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系；“多个”指两个或两个以上。

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

光伏发电是将光伏组件产生的直流电经过变换器转换成符合电网要求的交流电之后接入公共电网或者给负载供电。参阅图1A所示，传统的光伏系统通常是由光伏组件以及变换器等设备组成的。由于单个光伏组件的输出电压通常比较低，为了使光伏系统能够比较好的运行，一般会将多个光伏组件通过串联的方式先连接为光伏组串，然后再将光伏组串接入后级的变换器。

由于变换器的输入电压范围有限，因此，一个光伏组串中串联的光伏组件的数量不能太多，否则在过多的光伏组件接入变换器后，可能会超过变换器的输入电压上限，造成变换器的损坏。另外，光伏组件的开路电压与光伏组件运行的温度相关。

现有的光伏系统中光伏组件的配置情况受限于变换器的输入电压上限，因此，在配置光伏组件时逻辑复杂，并且单个光伏组串中能允许接入的光伏组件的数量也较少，影响了光伏系统的发电量提升。

图1B为光伏组件的电压和功率之间关系的P-V曲线示意图；图1C为光伏组件的电流和电压之间关系的I-V曲线图。参阅图1B以及图1C所示，光伏组件的开路工作点位于A点：开路电压为38.25V，光伏组件的短路工作点位于F点：短路电流为9.95A，光伏组件的最大功率点位于B点。

图1D为一种包含MPPT单元的光伏系统的结构示意图；所述变换器中包括：MPPT单元以及逆变器；其中，MPPT单元的输入端与多个光伏组件相连，MPPT单元的输出端与逆变器连接。为了使逆变器能够正常工作，输入逆变器的电压需要大于电网电压的峰值。在多个光伏组件共同输入的电压小于电网电压的峰值时，可以利用MPPT单元对多个光伏组件共同输入的电压进行升压变换，以保证所述逆变器的正常运行；另一方面，多个光伏 组件共同输入的电压不能过高，否则会超出MPPT单元或者逆变器的输入电压的限值，从而导致MPPT单元或者逆变器的损坏。

示例性的，基于图1B以及图1C限定的光伏组件的各项参数，在MPPT单元或者逆变器对输入电压的限值为600V且光伏组件的开路电压为38.25V时，常温下允许接入的最大单个光伏组串中的光伏组件数量为15块(600V/38.25V＝15.6)。

而光伏系统在常温下正常运行时，每个光伏组件的工作点会介于图1A以及图1B所展示的曲线中的A、B点之间。因此，对于每个光伏组串来说，该光伏组串的工作电压范围为：460V(30.69V*15＝460V)～574V(38.25V*15＝574V)之间，MPPT单元或者逆变器的输入电压运行范围就是460V～574V。此外，由于该输入电压运行范围仅考虑了在常温条件下的情形，而在低温下光伏组件的开路电压会进一步的升高，为了保证光伏系统能够正常运行，每个光伏组串中接入的光伏组件数量需要进一步的降低。因此，如何灵活的配置各个光伏组串中的光伏组件数量，并且提升光伏系统的整体发电量，仍是本领域人员亟待解决的问题。

有鉴于此，本申请实施例提供一种光伏系统，参阅图2所示，图2为一种光伏系统的结构示意图；图2中的光伏系统包括：多个光伏组件、多个第一变换器、第二变换器、逆变器以及控制器；一个或者多个光伏组件的输出端连接后与一个第一变换器的输入端相连接，光伏组件用于将吸收的光能转化为电能；多个第一变换器输出端串联后连接到第二变换器的输入端，第二变换器的输出端与逆变器连接，逆变器用于将直流电逆变成交流电，并将交流电传输到电网或者负载。

控制器用于：获取相互串联的所述多个第一变换器的输入电压之和；在多个第一变换器的输入电压之和大于第一电压时，调整一个或多个第一变换器的输出电压，以使多个第一变换器的输入电压之和小于或等于第一电压；在多个第一变换器的输入电压之和小于第二电压时，调整第二变换器的输出电压，以使第二变换器的输出电压大于或等于第二电压，以使多个第一变换器保持在根据功率调整输入电压的状态，第一电压大于第二电压。

其中，所述第一变换器可以是降压电路，本申请实施例对降压电路的具体类型并不多作限制。可选的，所述第一变换器可以为BUCK降压电路，图3为一种BUCK电路的结构示意图；参阅图3所示，该降压电路包括第一电容C1、第一开关Q1、第二开关Q2、电感L以及第二电容C2。其中，第一开关Q1为开关管，第二开关Q2既可以是开关管也可以是二极管(图3以第二开关Q2为开关管进行举例)，第一电容C1的第一端与第一开关Q1的第一端连接，第一开关Q1的第二端分别与电感L的第一端和第二开关Q2的第一端连接，第一开关Q1的第三端用于输入控制第一开关Q1状态的信号，所述第二开关Q2的第二端分别与所述第一电容C1的第二端以及第二电容C2的第一端连接，第二开关Q2的第三端用于输入控制第二开关Q2状态的信号，电感L的第二端与第二电容C2的第二端连接。

可选的，所述控制器可以是处理器，例如，控制器可以是通用中央处理器(central processing unit，CPU)，通用处理器，数字信号处理(digital signal processing，DSP)，专用集成电路(application specific integrated circuits，ASIC)，现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。上述处理器也可以是实现计算功能的组合。例如，所述控制器还可以包括一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等等。所述控制器可以获取相互串联 的多个第一变换器的输入电压之和，确定相互串联的多个第一变换器的输入电压之和是否大于第一电压。

由于现有的光伏系统中光伏组件的配置情况受限于逆变器允许输入的电压上限值，作为一种可能的实施方式，第一电压为所述逆变器允许输入的电压上限值。控制多个第一变换器的输入电压之和小于或等于所述第一电压，在保护后级逆变器的同时，增加了第一变换器接入的光伏组件数量，使得整体光伏系统输出的电能增多。其中，所述第一电压还可以是依据第二变换器的参数确定的，例如，所述第一电压不超过所述第二变换器的某一设定值等等。

由于在不同温度下光伏组件的输出电压(开路电压)不相同，且在低温下光伏组件的输出电压(开路电压)会进一步的升高，为了保证光伏系统能够正常运行，每个光伏组串中允许接入的光伏组件数量会进一步降低，导致光伏系统的整体发电量降低。因此，本申请通过设置与多个光伏组件输出端连接的多个第一变换器，在相互串联的多个第一变换器的输入电压之和大于所述第一电压时，可以通过调整至少一个第一变换器的输出电压，使多个第一变换器输出电压之和小于所述第一电压，从而保证光伏系统能够正常运行。

作为一种可能的实施方式，所述控制器，可以具体用于：根据所述第一电压确定与所述多个第一变换器对应的第一输出电压阈值；控制所述多个第一变换器，使所述多个第一变换器的输出电压不超过对应的第一输出电压阈值。

为了使得光伏系统可以接入更多的光伏组件，并且使得多个第一变换器的输出总电压范围不依赖于实际接入的光伏组件数量以及光伏组件的参数，作为一种可能的实施方式：

(1)控制器根据第一电压与相互串联中的多个第一变换器的输入电压之和的比值，获得目标阈值电压比值。控制器根据第一变换器的输入电压与目标阈值电压比值的乘积确定第一输出电压阈值，或者通过其他函数关系设定一个小于或等于所述第一变换器的输入电压与目标阈值电压的乘积的阈值电压。

示例性的，假定上述实施例限定的光伏系统接入的是一个单相电网，电网的电压为230V。在本实施例中，光伏系统使用的是具有以下工作参数的光伏组件：开路电压为38.25V，光伏组件的短路电流为9.95A，光伏组件在最大功率点工作时，输出电压为30.69V，光伏组件在最大功率点工作时，输出电流为8.48A。在光伏系统中需要较多光伏组件，如20块光伏组件时，理论上由20块光伏组件串联输出的开路电压为38.25V*20＝765V，而一般单相逆变器允许的输入电压上限为600V，多个光伏组件共同输出的开路电压远远大于单相逆变器允许的输入电压上限。

基于上述实施例提供的光伏系统限定的架构以及所述光伏组件的工作参数，假定每个组件的输入端与一个第一变换器的输入端相连接，20个上述组件分别与20个第一变换器连接，20个第一变换器的输出端串联为一个组串。所述控制器可以在获取到所述多个第一变换器的输入电压之和(765V)后，根据所述第一电压(比如550V)与多个第一变换器的输入电压之和的比值，确定目标阈值电压比值，所述目标阈值电压比值为550V/765V＝0.72，所述控制器，根据第一变换器的输入电压以及目标阈值电压比值的乘积，获得各个第一变换器对应的第一输出电压阈值。例如，某个第一变换的输入电压为38.25V，则与该第一变换器对应的第一输出电压阈值为：38.25V*0.72＝27.5V。所述控制器可以控制每个第一变换器的输出电压不超过对应的第一输出电压阈值，或者，所述多个第一变换器中的每个第一变换器控制自身输出电压不超过对应的第一输出电压阈值。从而使此后的光 伏系统在正常运行时，可以保证多个第一变换器的输出电压串联的电压不超过550V，从而保证后级设备不会损坏。

此外，实际光伏系统中由于光伏组件的规格差异、环境温度、辐照或光伏组件的遮挡情况不同，不同光伏组件的输出电压可能不同。示例性的，例如，在20块光伏组件中，存在开路电压为37V的光伏组件(比如有10块)，也存在开路电压为32V的光伏组件(比如有10块)。假设仍然基于550V的第一电压来计算，则目标阈值电压比值为550/(37*10+32*10)＝0.797。因而与开路电压为37V的光伏组件对应连接的第一变换器的第一输出电压阈值为37V*0.797＝29.5V；与开路电压为32V的光伏组件对应连接的第一变换器的第一输出电压阈值为32V*0.797＝25.5V。

(2)控制器根据第一电压以及相互串联中的第一变换器的数量，获得多个第一变换器对应的第一输出电压阈值。比如，控制器可以基于第一电压和多个第一变换器的总数量，平均或者按照一定的规则分配各个第一变换器的第一输出电压阈值。

同样基于上述实施例提供的光伏系统限定的架构以及所述光伏组件的工作参数，所述控制器可以在确定同一串联串中的第一变换器的数量(20个)后，根据所述第一电压(550V)以及第一变换器的总数量，确定多个第一输出电压阈值。比如，将所述第一电压按照第一变换器的总数量进行平均分配，将各个光伏组件对应连接的第一变换器的第一输出电压阈值设定为550V/20＝27.5V，从而使得多个第一变换器串联后的输出电压小于或等于第一电压，在此后光伏系统在正常运行时，控制器控制第一变换器的输出电压不超过对应的第一输出电压阈值。

综上，通过所述控制器对多个第一变换器的输出电压的限制，在所述相互串联的多个第一变换器的总输入电压超过所述第一电压时，所述控制器可以控制所述多个第一变换器将其串联输出的电压之和控制在所述第一电压以下，从而提升了单个光伏组串中可以接入的最大光伏组件个数，提升了光伏系统的直流配比。另外，所述光伏系统在初始配置时，可以不需要基于安装光伏系统的气象条件和辐照温度等参数进行复杂的分析计算，只需要将一定数量的光伏组件与第一变换器连接后就能组成光伏系统，因此可以极大的简化光伏系统的初始设计流程。

为了保证后级第二变换器或者逆变器不损坏，作为一种可能的实施方式，光伏系统中的每个第一变换器在输入上电，与控制器建立正常的通讯之前，第一变换器可以先将输出电压控制为一个比较低的值或者先不输出，从而保证不超过后级的第二变换器或者逆变器的输入电压限值。之后，在第一变换器与控制器建立通讯后，基于本申请前述的实施方式，由控制器为各个第一变换器分配第一输出电压阈值后，各个第一变换器再基于光伏系统的整体要求，进行最大功率点跟踪或进行输出电压，如此，能进一步的保护后级第二变换器或者逆变器不会损坏。

逆变器中一般会包含功率变换部件，功率变换部件在进行功率变换时会有一定的损耗，尤其是当第二变换器的输出电压较高时，逆变器的输入与输出之间的电压差值会比较大，较大的电压差会导致逆变器会有更大的耗损，损耗会导致逆变器的温度升高。作为一种可能的实施方式，所述控制器，还用于：获取所述逆变器的温度，在所述逆变器的温度高于第一设定温度时，调整一个或者多个第一变换器的输出电压，以使多个第一变换器串联输出的电压之和降低。通过上述方式，可以降低第二变换器的输入电压，进而降低第二变换器的输出电压，使得逆变器的输入与输出的电压差减小，从而降低逆变器的损耗，进而降 低逆变器的温度。需要说明的是，本申请中的光伏系统中的逆变器的温度可以为逆变器的表面温度，还可以为逆变器内部的开关器件的温度，本申请不做限定。

在光伏系统中，逆变器用于接入电网或与负载连接，为了使所述逆变器能够正常工作，输入所述逆变器的电压需要大于电网电压的峰值或者负载所需电压的最小值，作为一种可能的实施方式，所述控制器在所述多个第一变换器的输入电压之和小于第二电压时，调整所述第二变换器的输出电压，以使所述第二变换器的输出电压大于或等于所述第二电压。

此外，图4为另一种光伏系统的架构示意图，参阅图4所示，本申请的光伏系统中多个光伏组件可以分为多组，在实际场景中，由于环境问题、辐照或者遮挡情况不同，在光伏系统初始上电时刻，各个组中各个光伏组件的输出电压可能不同。例如，多个光伏组件被分为两组(20块、22块)，其中20块光伏组件中每块的输出电压为37V，22块光伏组件中每块的输出电压为35V。所述控制器可以根据所述第一电压以及相互串联的多个第一变换器的输入电压之和或者相互串联的第一变换器的总数量来确定与第一变换器对应的第一输出电压阈值，从而最终使得每一个组中的多个第一变换器的输出电压之和不超过所述第一电压，保证后级逆变器中的器件不会损坏。

作为一种可能的实施方式，所述第二变换器为BOOST升压电路，可选的，所述第二变换器还可以为三电平BOOST升压电路，图5A为一种BOOST升压电路示意图，升压电路包括第一电容C1、电感L、第一开关Q1、第二开关Q2以及第二电容C2。其中，第一开关Q1为开关管，第二开关Q2既可以是开关管也可以是二极管(图5A中以第二开关Q2为开关管进行举例)，第一电容C1的第一端与电感L的第一端连接，电感L的第二端分别与第一开关Q1的第一端和第二开关Q2的第一端连接，第一电容C1的第二端分别与第一开关Q1的第二端以及第二电容C2的第二端连接，第二开关Q2的第二端与第二电容C2的第一端连接；第一开关Q1的第三端用于输入控制第二开关Q2状态的信号，第二开关Q2的第三端用于输入控制第二开关Q2状态的信号。

第二变换器中一般也会包含功率变换部件，功率变换部件在进行功率变换时会有一定的损耗，尤其是当第二变换器的输入和输出的电压差值会比较大时，较大的压差会导致第二变换器有更大的损耗，损耗会导致第二变换器的温度升高。作为一种可能的实施方式，所述控制器，还用于：获取所述第二变换器的温度，在所述第二变换器的温度大于或等于第二设定温度时，调整一个或多个第一变换器的输出电压，以使多个第一变换器串联输出的电压改变，使得第二变换器的输出电压与输入电压的差值减小，来降低第二变换器的损耗，从而起到降低第二变换器温度的目的。本申请中的第二变换器的温度可以为第二变换器的表面温度，还可以为第二变换器内部的功率器件的温度，本申请不做限定。

图5B为一种包含直流设备的光伏系统示意图，参阅图5B所示，本申请实施例提供的光伏系统中，所述光伏系统还包括：直流设备，直流设备与所述第二变换器的输入端或者输出端连接；所述控制器，还用于：在所述多个第一变换器的输入电压之和大于第三电压时，调整一个或多个第一变换器的输出电压，以使所述多个第一变换器的输入电压之和小于或等于所述第三电压，所述第三电压为所述直流设备允许输入的电压上限值。具体的，控制器可以根据所述第三电压，给多个第一变换器分配对应的第二输出电压阈值。控制器控制所述多个第一变换器，使所述多个第一变换器输出电压不超过对应的第二输出电压阈值，从而使调整后的任一个第一变换器的输出电压小于或等于所述第一变换器对应的第二输出电压阈值。通过该方式，当光伏系统中的控制器检测到有其他直流设备接入时，控制 器可以首先获取直流设备的输入允许电压限值，并根据直流设备的输入允许电压限值，限制相互串联的多个第一变换器的输出电压之和，使同一串中的多个第一变换器的输出电压之和小于或等于接入的直流设备的输入允许电压限值。

可选的，所述直流设备可以是储能设备、电动车充电设备、其他直流源或者负载设备。对于上述类型的直流设备，比如储能设备或者电动车充电设备，上述设备可以运行的电压范围可能会跟一般的逆变器有所不同，比如，当所述光伏系统中的所述控制器检测到有其他直流设备接入时，所述控制器可以首先获取所述直流设备允许输入的电压上限值，在所述直流设备规定的输入限压值低于直流设备允许输入的电压上限值时，根据所述直流设备的输入允许电压限值，给所述多个第一变换器分配对应的第二输出电压阈值；控制器控制所述多个第一变换器，使所述多个第一变换器输出电压不超过对应的第二输出电压阈值。通过这样的方式，可以将直流设备接入点的电压控制在合理的范围内，从而使光伏系统能够适配新接入的直流设备。

作为一种可能的实施方式，本申请实施例中控制器可以位于所述第二变换器或者所述逆变器中，所述控制器通过通讯或者直接采样的方式采集来获取多个第一变换器的运行数据并向第一变换器发送相应的控制参数，所述控制器还可以通过通讯或者直接采样的方式获取第二变换器的运行数据并向第二变换器发送相应的控制参数，可选的，所述控制器与多个第一变换器可以采用有线传输或无线传输的方式建立通信，例如，有线传输可以包括：有线局域网(local area network，LAN)、串行总线、控制器局域网络(controller area network，CAN)以及电力线载波(power line communication，PLC)，无线传输可以包括6G\5G\4G\3G\2G、通用无线分组业务(general packet radio service，GPRS)、无线网络(WiFi)、蓝牙、紫蜂(zigbee)以及红外等方式。

由于所述多个第一变换器以及第二变换器中通常也包含功率变换器件，而功率变换器件在进行功率变换时通常会有一定的损耗，并且对于功率变换器件来说，在功率变换器件的输入与输出之间的压差较大时，其耗损也会增大；因此，所述控制器在向多个第一变换器分配输出的上限阈值电压之后，所述控制器还可以将所述多个第一变换器以及所述第二变换器控制在损耗较低的工作点上。而要使第一变换器工作在损耗较低的工作点，应当将第一变换器的输出电压尽可能的提高，例如，使第一变换器的输出输入的电压比值控制在0.8～1之间；而若要使第二变换器工作在损耗较低的工作点，则可以控制第二变换器的输出电压尽可能的低，例如，使第二变换器的输出输入的电压比值控制在1～1.25之间，从而最大化光伏系统中的多个第一变换器以及第二变换器的工作效率。

示例性的，本申请提供一种对光伏系统进行控制的实例，所述光伏系统中的所述控制器可以执行如下步骤，从而能保证后级逆变器中的器件不会损坏的前提下，提高光伏系统的整体发电量。

图6为一种对光伏系统进行控制的流程示意图，参阅图6所示，该步骤包括：

步骤S601：光伏系统中的每个第一变换器在初始上电时，第一变换器先将输出的电压控制为一个比较低的值或者先不输出电压；

步骤S602：控制器获取同一串的所述多个第一变换器的输入电压之和；

步骤S603：控制器判断所述多个第一变换器的输入电压之和与第一电压以及第二电压之间的大小关系，所述第一电压为所述逆变器允许输入的电压上限值；所述第二电压为所述电网的电压峰值或者所述负载所需电压的最小值；在所述多个第一变换器的输入电压之 和大于第一电压时，执行步骤S6041，在所述多个第一变换器的输入电压之和小于第二电压时，执行步骤S6042；

步骤S6041：控制器调整一个或多个第一变换器的输出电压，以使多个第一变换器的输入电压之和小于或等于第一电压，以使多个第一变换器保持在根据功率调整输入电压的状态；

步骤S6042：控制器调整第二变换器的输出电压，以使第二变换器的输出电压大于或等于第二电压，以使多个第一变换器保持在根据功率调整输入电压的状态；

步骤S6051：控制器获取所述逆变器的工作温度，在所述逆变器的工作温度大于或等于第一设定温度时，调整所述多个第一变换器中至少一个变换器的输出电压，以使多个第一变换器输出电压之和降低；

步骤S6052：控制器获取所述第二变换器的工作温度，在所述第二变换器的工作温度大于或等于第二设定温度时，调整所述多个第一变换器中至少一个变换器的输出电压，以使所述第二变换器的输出电压与所述第二变换器的输入电压之间的差值减小；

步骤S6053：控制器若检测到连接有直流设备，在所述多个第一变换器的输入电压之和大于第三电压时，调整一个或多个第一变换器的输出电压，以使所述多个第一变换器的输入电压之和小于或等于所述第三电压，所述第三电压为所述直流设备允许输入的电压上限值。

本申请提供一种控制方法，应用于光伏系统，光伏系统包括：多个第一变换器、第二变换器、逆变器以及控制器；其中多个光伏组件输出端连接后与一个第一变换器的输入端相连接；多个第一变换器输出端串联后连接到第二变换器的输入端，第二变换器输出端与逆变器连接；方法包括：获取相互串联的多个第一变换器的输入电压之和；在多个第一变换器的输入电压之和大于第一电压时，调整一个或多个第一变换器的输出电压，以使多个第一变换器的输入电压之和小于或等于第一电压，在多个第一变换器的输入电压之和小于第二电压时，调整第二变换器的输出电压，以使第二变换器的输出电压大于或等于第二电压，以使多个第一变换器保持在根据功率调整输入电压的状态，第一电压大于第二电压。

作为一种可能的实施方式，逆变器用于接入电网或与负载连接；第一电压为逆变器允许输入的电压上限值；第二电压为电网的电压峰值或者负载所需电压的最小值。

作为一种可能的实施方式，调整一个或多个第一变换器的输出电压，包括：根据第一电压确定与多个第一变换器对应的第一输出电压阈值；控制多个第一变换器，使多个第一变换器输出电压不超过对应的第一输出电压阈值。

作为一种可能的实施方式，第一输出电压阈值为第一变换器的输入电压与目标阈值电压的乘积，其中，目标阈值电压为第一电压/多个第一变换器的输入电压之和；或者

第一输出电压阈值为第一电压/N，其中，N为多个第一变换器的总数量。

作为一种可能的实施方式，方法还包括：在逆变器的温度大于或等于第一设定温度时，调整多个第一变换器中至少一个变换器的输出电压，以使多个第一变换器的输出电压之和降低。

作为一种可能的实施方式，方法还包括：在第二变换器的温度大于或等于第二设定温度时，调整多个第一变换器中至少一个变换器的输出电压，以使第二变换器的输出电压与第二变换器的输入电压之间的差值减小。

作为一种可能的实施方式，光伏系统还包括：直流设备，直流设备与第二变换器的输 入端或者输出端连接；方法还包括：在多个第一变换器的输入电压之和大于第三电压时，调整一个或多个第一变换器的输出电压，以使多个第一变换器的输入电压之和小于或等于第三电压，第三电压为直流设备允许输入的电压上限值。

作为一种可能的实施方式，方法还包括：在多个第一变换器的输入电压之和不大于第一电压且多个第一变换器的输入电压之和不小于第二电压时，利用最大功率点跟踪MPPT方法调整多个第一变换器的输入电压。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的保护范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (18)

1. 一种光伏系统，所述光伏系统包括：多个第一变换器、第二变换器、逆变器以及控制器；其特征在于，其中所述多个光伏组件输出端连接后与一个第一变换器的输入端相连接；所述多个第一变换器输出端串联后连接到所述第二变换器的输入端，所述第二变换器输出端与所述逆变器连接；

   所述控制器，用于：

   获取相互串联的所述多个第一变换器的输入电压之和；

   在所述多个第一变换器的输入电压之和大于第一电压时，调整一个或多个第一变换器的输出电压，以使所述多个第一变换器的输入电压之和小于或等于所述第一电压；在所述多个第一变换器的输入电压之和小于第二电压时，调整所述第二变换器的输出电压，以使所述第二变换器的输出电压大于或等于所述第二电压，以使所述多个第一变换器保持在根据功率调整输入电压的状态，所述第一电压大于第二电压。
2. 根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述逆变器用于接入电网或与负载连接；所述第一电压为所述逆变器允许输入的电压上限值；所述第二电压为所述电网的电压峰值或者所述负载所需电压的最小值。
3. 根据权利要求1或2所述的光伏系统，其特征在于，所述控制器，具体用于：

   根据所述第一电压确定与所述多个第一变换器对应的第一输出电压阈值；

   控制所述多个第一变换器，使所述多个第一变换器输出电压不超过对应的第一输出电压阈值。
4. 根据权利要求3所述的光伏系统，其特征在于，所述第一输出电压阈值为第一变换器的输入电压与目标阈值电压的乘积，其中，所述目标阈值电压为所述第一电压/所述多个第一变换器的输入电压之和；或者

   所述第一输出电压阈值为所述第一电压/N，其中，所述N为所述多个第一变换器的总数量。
5. 根据权利要求1-4任一所述的光伏系统，其特征在于，所述控制器，还用于：

   在所述逆变器的温度大于或等于第一设定温度时，调整所述多个第一变换器中至少一个变换器的输出电压，以使所述多个第一变换器的输出电压之和降低。
6. 根据权利要求1-5任一所述的光伏系统，其特征在于，所述控制器，还用于：

   在所述第二变换器的温度大于或等于第二设定温度时，调整所述多个第一变换器中至少一个变换器的输出电压，以使所述第二变换器的输出电压与所述第二变换器的输入电压之间的差值减小。
7. 根据权利要求1-6任一所述的光伏系统，其特征在于，所述光伏系统还包括：直流设备，所述直流设备与所述第二变换器的输入端或者输出端连接；所述控制器，还用于：

   在所述多个第一变换器的输入电压之和大于第三电压时，调整一个或多个第一变换器的输出电压，以使所述多个第一变换器的输入电压之和小于或等于所述第三电压，所述第三电压为所述直流设备允许输入的电压上限值。
8. 根据权利要求1-7任一所述的光伏系统，其特征在于，所述第一变换器为BUCK降压电路。
9. 根据权利要求1-8任一所述的光伏系统，其特征在于，所述第二变换器为BOOST升压电路。
10. 根据权利要求1-9任一所述的光伏系统，其特征在于，所述控制器，还用于：

    在所述多个第一变换器的输入电压之和不大于第一电压且所述多个第一变换器的输入电压之和不小于第二电压时，利用最大功率点跟踪MPPT方法调整所述多个第一变换器的输入电压。
11. 一种控制方法，应用于光伏系统，所述光伏系统包括：多个第一变换器、第二变换器、逆变器以及控制器；其中所述多个光伏组件输出端连接后与一个第一变换器的输入端相连接；所述多个第一变换器输出端串联后连接到所述第二变换器的输入端，所述第二变换器输出端与所述逆变器连接；其特征在于，所述方法包括：

    获取相互串联的所述多个第一变换器的输入电压之和；

    在所述多个第一变换器的输入电压之和大于第一电压时，调整一个或多个第一变换器的输出电压，以使所述多个第一变换器的输入电压之和小于或等于所述第一电压，在所述多个第一变换器的输入电压之和小于第二电压时，调整所述第二变换器的输出电压，以使所述第二变换器的输出电压大于或等于所述第二电压，以使所述多个第一变换器保持在根据功率调整输入电压的状态，所述第一电压大于第二电压。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述逆变器用于接入电网或与负载连接；所述第一电压为所述逆变器允许输入的电压上限值；所述第二电压为所述电网的电压峰值或者所述负载所需电压的最小值。
13. 根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述调整一个或多个第一变换器的输出电压，包括：

    根据所述第一电压确定与所述多个第一变换器对应的第一输出电压阈值；

    控制所述多个第一变换器，使所述多个第一变换器输出电压不超过对应的第一输出电压阈值。
14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一输出电压阈值为第一变换器的输入电压与目标阈值电压的乘积，其中，所述目标阈值电压为所述第一电压/所述多个第一变换器的输入电压之和；或者

    所述第一输出电压阈值为所述第一电压/N，其中，所述N为所述多个第一变换器的总 数量。
15. 根据权利要求11-14任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

    在所述逆变器的温度大于或等于第一设定温度时，调整所述多个第一变换器中至少一个变换器的输出电压，以使所述多个第一变换器的输出电压之和降低。
16. 根据权利要求11-15任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

    在所述第二变换器的温度大于或等于第二设定温度时，调整所述多个第一变换器中至少一个变换器的输出电压，以使所述第二变换器的输出电压与所述第二变换器的输入电压之间的差值减小。
17. 根据权利要求11-16任一所述的方法，其特征在于，所述光伏系统还包括：直流设备，所述直流设备与所述第二变换器的输入端或者输出端连接；所述方法还包括：

    在所述多个第一变换器的输入电压之和大于第三电压时，调整一个或多个第一变换器的输出电压，以使所述多个第一变换器的输入电压之和小于或等于所述第三电压，所述第三电压为所述直流设备允许输入的电压上限值。
18. 根据权利要求11-17任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

    在所述多个第一变换器的输入电压之和不大于第一电压且所述多个第一变换器的输入电压之和不小于第二电压时，利用最大功率点跟踪MPPT方法调整所述多个第一变换器的输入电压。