一种光伏串中组件最大功率点跟踪方法及装置与流程

本发明涉及光伏发电领域，尤其涉及一种光伏串中组件最大功率点跟踪方法及装置。

背景技术：

1、在串联成光伏串的各个组件性能一致且光照一致的情况下，使用串级优化器即可实现该光伏串的最大功率点跟踪，在串联成光伏串中组件性能或光照存在明显差异的情况下，需要使用组件级优化器对性能下降的光伏组件进行最大功率点跟踪。

2、组件级优化器调整光伏组件的输出功率使之实时地工作在光伏组件的最大功率点上。对光伏组件的最大功率点跟踪（mppt：maximum power point tracking）是优化器的核心功能，mppt包含对最大功率点的搜索和跟踪两个环节，在对最大功率点的搜索和跟踪中为了判断光伏组件输出的最大功率值，现有的方法中有使用光伏组件电流和电压进行功率计算的双传感器mppt算法和使用电压进行功率判断的单传感器mppt算法。

3、使用双传感器实现mppt的优化器的例子有：申请号为cn202311141186.8，发明名称为“一种用于阴影遮蔽的光伏功率优化器”的专利申请，以及申请号为202310170681 .5，发明名称为“一种自诊断优化器系统、自诊断优化方法” 的专利申请。这两项专利申请给出的方法都包含了在光伏组件的功率输出回路内串接电流测量单元以测量光伏组件的输出电流值。

4、使用单传感器实现mppt的优化器的例子有：申请号为cn109546961b，发明名称为“一种单传感器光伏组件优化器及其控制方法”的专利申请。dc-dc变换器的输入端连接到光伏电池，输出端依次通过差分采样调理电路、a/d模块和mppt算法模块连接到数字脉宽调制器，数字脉宽调制器的输出端通过驱动电路连接到dc-dc变换器的开关管。控制方法包括初始化单传感器光伏组件优化器、检测dc-dc变换器输出电压、确定占空比变化速度、调整当前占空比并输出到dc-dc变换器的开关管直到dc-dc变换器的输出达到最大功率点等步骤。本发明的有益效果在于，仅通过一个电压传感器即实现mppt控制。该专利申请不使用电流测量值进行mppt跟踪。

5、从优化器在光伏串中的配置方式上，可以分为分布式配置、集中式配置和混合式配置，其中，采用混合式配置的例子有：申请号为cn201880012229.3，发明名称为“分布式/集中式优化器架构”的专利申请。该申请给出的优化器混合式配置方式包括：多个光伏模块，其中，每个光伏模块都具有dc电压输出；多个分布式功率优化器，其中，每个分布式功率优化器都具有与其中一个所述光伏模块的所述dc电压输出相连的输入和dc电压输出；集中式优化器，具有dc电压输出和与一组分布式功率优化器的所述组合dc电压输出相连的输入。集中配置的优化器与分布式配置的优化器之间的信息传输包括：将所述多个分布式功率优化器的运行状态上报给所述集中式优化器，其中，所述运行状态包括以下中的一个或多个：分布式功率优化器的正常状态、分布式功率优化器限制其输出电压的输出电压限制状态，或者分布式功率优化器限制其输出功率的输出功率限制状态；将异常状况上报给所述多个分布式功率优化器中的一个或多个，其中，所述异常状况包括以下中的一个或多个：所述集中式优化器的所述输入的欠压状况或所述集中式优化器的所述输入的过压状况。

6、从优化器对通信链路的使用上，分为有通信和无通信两种模式，其中，

7、无通信的例子有：申请号为cn202110658226.0，发明名称为“应用于串联光伏功率优化器的无通讯工作模式选择方法” 的专利申请。功率优化器在启动后检测自身的输出电压，当低于滞环阈值下限时打开功率优化器，当高于滞环阈值上限时关闭功率优化器；在光照条件满足功率优化器启动数量的阈值后，整个串联型光伏功率优化器系统完成启动并向后级传输功率；系统启动完成后，当输出电压高于关机阈值时，功率优化器进入待机状态，等待光照条件变化；在待机状态下，当检测到输出电压低于重启阈值时，功率优化器重启。本发明中各功率优化器根据自身端口电气参数选择工作模式，各功率优化器无需通讯模块，可以实现安全启动、运行、关机与重启，降低了硬件成本与安装成本。

8、使用通信的例子有：申请号为cn201610128952.0，发明名称为“一种太阳能基站中优化器之间的数据传输方法”的专利申请；申请号为cn201620173531.5，发明名称为“一种太阳能优化器中的网络化电压采样电路” 的专利申请。

9、申请号为cn201610128952.0的专利申请包括：单基站通讯单元、全系统通讯网络，单基站通讯单元固定在太阳能发电优化单元内，用于传输太阳能发电优化单元的输入电流和输出电压，所述单基站通讯单元包括：mcu微控制器（1）、m/p供电单元（2）、plc电力线载波通讯单元（3）、rs_232串行通讯单元（4）；m/p供电单元（2）与mcu微控制器（1）和plc电力线载波通讯单元（3）的电源端相连，并由m/p供电单元（2）向整系统供电；mcu微控制器（1）的r/t接口与rs_232串行通讯单元（4）的r1/t1接口相连，rs_232串行通讯单元（4）的r2/t2接口与plc电力线载波通讯单元（3）的r/t接口相连；当通讯数据包由mcu微控制器（1）发出时，mcu微控制器将数据包发送到r/t接口端，通过rs_232串行通讯单元（4）进行数据转换并发送至plc电力线载波通讯单元（3），再由plc电力线载波通讯单元将数据包向数据网络发出；当mcu微控制器（1）需要接收数据时，通讯网络中的数据包首先传向plc电力线载波通讯单元（3），再由plc电力线载波通讯单元将数据包发送至rs_232串行通讯单元（4），并经过rs_232串行通讯单元对数据包进行处理，最后由mcu微控制器（1）完成数据接收，从而实现太阳能发电优化单元间的数据通讯。 将太阳能发电优化单元的电流和电压信息通过电力线载波通 信单元上传到全系统通讯网络中，每一个太阳能发电优化单元以及中央处理器根据单个太阳能发电优化单元的电流和电压信息决定是否调整双向dc-ac变换器工作模式。该项申请中“ 将太阳能发电优化单元的电流和电压信息通过电力线载波通信单元上传到全系统通讯 网络中”的操作任然需要对“ 太阳能发电优化单元”的电流进行测量。

10、申请号为cn201620173531.5的专利申请包括：单个电压采样电路，横向电压采样电路串联支路，以及纵向各支路并联拓扑结构电路网络；在单个电压采样电路中，光伏组件（1）正极输出回路上有电压检测电路（2），电压检测电路（2）是在光伏组件（1）正极输出回路上串接一电阻ri，电阻ri两端与测量放大器t5的两输入端电连接，测量放大器t5的输出端与优化处理电路（3）的另一个a/d输入端电连接；通过检测电阻ri的电压，在通过欧姆定律获取光伏组件（1）的输出电流；所述的横向电压采样电路串联支路，包括：电源输出链路和数据通讯链路两个部分；在电源输出链路部分，每个太阳能发电单元输出电路相互串联，即第一路太阳能发电单元电源正极与第二路太阳能发电单元负极相连接，第二路太阳能发电单元负极与第三路太阳能发电单元电源正极连接以此类推，最后一级太阳能发电单元正极或负极与第一路太阳能发电单元负极或正极组成第一支路的电源输出端口；在数据通讯部分，每个太阳能发电单元的优化处理电路（3）通过各自的支线plc电力线通信模块（4）通过电力线支线通信链路（5）与电力线干线通信链路（8）电连接，中央处理器（6）通过干线plc电力线通信模块（9）与电力线干线通信链路（8）电连接，中央处理器（6）获取每个太阳能发电单元中光伏组件（1）的电压。每个太阳能发电单元的优化处理电路（3）通过plc向中央处理器（6）上报电压值。

11、现有的光伏组件最大功率点跟踪技术存在的缺点是：采用电流和电压测量值的双传感器优化器引入测量成本的提升和较大的测量功耗；采用电压测量值的单传感器优化器难以保障mppt的跟踪点精度和稳定性；没有借助通信信道的数据传输能力来降低mppt的测量成本和测量功耗。

12、本发明给出一种光伏串中组件最大功率点跟踪方法及装置，用于克服现有的光伏组件最大功率点跟踪技术存在的采用电流和电压测量值的双传感器优化器引入测量成本的提升和较大的测量功耗、采用电压测量值的单传感器优化器难以保障mppt的跟踪点精度和稳定性，以及没有借助通信信道的数据传输能力来降低mppt的测量成本和测量功耗这些缺点中的至少一种。

技术实现思路

1、本发明给出一种光伏串中组件最大功率点跟踪方法及装置，用于克服现有的光伏组件最大功率点跟踪技术存在的采用电流和电压测量值的双传感器优化器引入测量成本的提升和较大的测量功耗、采用电压测量值的单传感器优化器难以保障mppt的跟踪点精度和稳定性，以及没有借助通信信道的数据传输能力来降低mppt的测量成本和测量功耗这些缺点中的至少一种。

2、本发明给出一种光伏串中组件最大功率点跟踪方法,包括如下步骤：

3、步骤s110，在光伏串直流母线的第一位置进行直流母线电流测量，在所述光伏串包含的光伏组件的功率输出端口位置进行光伏组件电压测量，所述光伏组件的功率输出端口位置与所述第一位置为不同的空间位置；

4、步骤s120，使用有线或无线信道将在所述直流母线的第一位置获取的直流母线电流的测量值发送给位于光伏组件的功率输出端口位置的面向光伏组件的最大功率点跟踪单元；

5、步骤s130，面向光伏组件的最大功率点跟踪单元使用在光伏组件的功率输出端口位置的光伏组件电压测量值以及在第一位置获取的直流母线电流的测量值对相应的光伏组件进行最大功率点跟踪。

6、本发明给出一种光伏串中组件最大功率点跟踪装置，包含：

7、母线电流测量电路（11），电压测量模块（22），mppt模块（21），第二通信模块（23），以及第三通信模块（61）、第一通信模块（12）和主通信模块中的至少一种；其中，

8、母线电流测量电路（11），用于在光伏串直流母线的第一位置进行直流母线电流测量，包含电流传感器和信号调理电路；

9、电压测量模块（22），用于在所述光伏串包含的光伏组件的功率输出端口位置进行光伏组件电压测量，包含电压信号取样电路和信号调理电路；所述光伏组件的功率输出端口位置与所述第一位置为不同的空间位置；

10、第二通信模块（23），位于光伏组件的功率输出端口位置，用于从第三通信模块（61）、第一通信模块（12）和主通信模块中的至少一种接收在光伏串直流母线的第一位置进行直流母线电流测量获得的母线电流值，并将该母线电流值传送给其对应的面向光伏组件的最大功率点跟踪单元mppt模块（21），包含使用有线信道或无线信道的通信接收模块；

11、mppt模块（21），为面向光伏组件的最大功率点跟踪单元，使用在光伏组件的功率输出端口位置的光伏组件电压测量值以及在第一位置获取的直流母线电流的测量值对相应的光伏组件进行最大功率点跟踪，包含最大功率点确定电路和功率点调整电路。

12、本发明实施例给出的一种光伏串中组件最大功率点跟踪方法及装置，可以克服现有的光伏组件最大功率点跟踪技术存在的采用电流和电压测量值的双传感器优化器引入测量成本的提升和较大的测量功耗、采用电压测量值的单传感器优化器难以保障mppt的跟踪点精度和稳定性，以及没有借助通信信道的数据传输能力来降低mppt的测量成本和测量功耗这些缺点中的至少一种。降低了mppt电流测量功耗和成本。

13、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。