太阳能板发电异常测试方法及其系统与流程

本发明关于一种太阳能板发电异常测试方法及其系统；特别是关于一种简化太阳能板发电异常〔故障、老化或受遮蔽〕测试方法及其系统；更特别是关于一种利用一电能转换器〔powerconverter〕或一逆变器〔inverter〕执行太阳能板发电异常测试方法及其系统。

背景技术：

常用太阳能板发电异常侦测方法及其系统，例如：美国专利公开第20160019323号″solarpowergenerationsystem，abnormalitydeterminationprocessingdevice，abnormalitydeterminationprocessingmethod，andprogram″的专利申请案，其揭示一种太阳能板发电异常侦测系统。一太阳能发电系统包含一太阳能发电模组〔solarpowergenerationmodule〕、一电力量测单元〔powermeasurementunit〕、一逆变器〔inverter〕、一太阳照度计〔abnormalitydeterminationunit〕及一发电异常侦测单元〔powermeasurementunit〕。

然而，前述第20160019323号的太阳能板发电异常侦测系统必需采用太阳照度计及发电异常侦测单元，且该发电异常侦测单元连接至该电力量测单元，以便读取该电力量测单元的电力资料。因此，该太阳能板发电异常侦测系统及其方法具有系统结构及其侦测作业复杂的缺点。

另一常用太阳能板发电异常侦测方法及其系统，例如：美国专利公开第20130300449号″solarpowergenerationsystem，abnormalitydetectionmethod，andabnormalitydetectionsystem″的专利申请案，其揭示另一种太阳能板发电异常侦测系统。该太阳能板发电异常侦测系统连接至一太阳能电池〔solarbattery〕，且该太阳能电池包含一电流侦测单元〔currentdetectionunit〕及一电压侦测单元〔voltagedetectionunit〕。该太阳能板发电异常侦测系统包含一特性计算单元〔characteristiccalculationunit〕、一异常侦测单元〔abnormalitydetectionunit〕及一环境量测单元〔environmentmeasurementunit〕。

然而，前述第20130300449号的太阳能板发电异常侦测系统必需采用电流侦测单元、电压侦测单元、特性计算单元、异常侦测单元及环境量测单元，且电流侦测单元及电压侦测单元连接至太阳能电池，以便读取太阳能电池的电流及电压资料。因此，该太阳能板发电异常侦测系统及其方法具有系统结构及其 侦测作业复杂的缺点。

显然，常用太阳能板发电异常侦测方法及其系统必然存在进一步如何简化其发电异常侦测系统结构及其方法的需求。前述专利申请案仅为本发明技术背景的参考及说明目前技术发展状态而已，其并非用以限制本发明的范围。

技术实现要素：

本发明较佳实施例的主要目的是提供一种太阳能板发电异常测试方法及其系统，其利用一电能转换器〔或逆变器〕直接控制一太阳能电池模组而操作于数个预定电压点，并利用该数个预定电压点量测获得数个量测电流，且利用该数个预定电压点及数个量测电流计算数个第一功率资料〔或第一功率相关资料〕，再利用该数个第一功率资料与一第一发电特性曲线进行比对，以测试该太阳能电池模组是否发电异常，以达成简化发电异常测试作业程序及降低发电异常测试成本的目的。

本发明较佳实施例的另一目的是提供一种太阳能板发电异常测试方法及其系统，其利用一电能转换器〔或逆变器〕直接控制一太阳能电池模组而操作于数个预定电流点，并利用该数个预定电流点量测获得数个量测电压，且利用该数个预定电流点及数个量测电压计算数个第二功率资料〔或第二功率相关资料〕，再利用该数个第二功率资料与一第二发电特性曲线进行比对，以测试该太阳能电池模组是否发电异常，以达成简化发电异常测试作业程序及降低发电异常测试成本的目的。

为了达成上述目的，本发明较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法包含：

利用一电能转换器直接控制一太阳能电池模组而操作于数个预定电压点，并利用该数个预定电压点量测获得数个量测电流；

利用该数个预定电压点及数个量测电流计算数个第一功率资料〔或第一功率相关资料〕；及

利用该数个第一功率资料与一第一发电特性曲线进行比对，以测试该太阳能电池模组是否发电异常。

本发明较佳实施例的该数个预定电压点为数个递减电压点，且该数个递减电压点递减于一高电压点及一低电压点之间。

本发明较佳实施例的该数个递减电压点递减于一开路电压点及一短路电压点之间。

本发明较佳实施例的该数个预定电压点为数个递增电压点，且该数个递增 电压点递增于一低电压点及一高电压点之间。

本发明较佳实施例的该数个递增电压点递增于一短路电压点及一开路电压点之间。

本发明较佳实施例的该电能转换器先停止执行最大功率追踪作业。

为了达成上述目的，本发明较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法包含：

利用一电能转换器直接控制一太阳能电池模组而操作于数个预定电流点，并利用该数个预定电流点量测获得数个量测电压；

利用该数个预定电流点及数个量测电压计算数个第二功率资料〔或第二功率相关资料〕；及

利用该数个第二功率资料与一第二发电特性曲线进行比对，以测试该太阳能电池模组是否发电异常。

本发明较佳实施例的该数个预定电流点为数个递减电流点，且该数个递减电流点递减于一高电流点及一低电流点之间。

本发明较佳实施例的该数个递减电流点递减于一短路电流点及一开路电流点之间。

本发明较佳实施例的该数个预定电流点为数个递增电流点，且该数个递增电流点递增于一低电流点及一高电流点之间。

本发明较佳实施例的该数个递增电流点递增于一开路电流点及一短路电流点之间。

本发明较佳实施例的该电能转换器先停止执行最大功率追踪作业。

为了达成上述目的，本发明较佳实施例的太阳能板发电异常测试系统包含：

至少一太阳能电池模组，其包含数个子模组；

至少一电能转换器，其连接于该太阳能电池模组；及

一测试系统，其直接连接于该电能转换器；

其中在电压控制模式中经由该测试系统操作该电能转换器而直接控制该太阳能电池模组，且其操作于数个预定电压点，并利用该数个预定电压点量测获得数个量测电流，且利用该数个预定电压点及数个量测电流计算数个第一功率资料，再利用该数个第一功率资料与一第一发电特性曲线进行比对；或

其中在电流控制模式中经由该测试系统操作该电能转换器而直接控制该太阳能电池模组，且其操作于数个预定电流点，并利用该数个预定电流点量测 获得数个量测电压，且利用该数个预定电流点及数个量测电压计算数个第二功率资料，再利用该数个第二功率资料与一第二发电特性曲线进行比对。

本发明较佳实施例的该数个预定电压点为数个递减电压点，且该数个递减电压点递减于一高电压点及一低电压点之间。

本发明较佳实施例的该数个递减电压点递减于一开路电压点及一短路电压点之间。

本发明较佳实施例的该数个预定电压点为数个递增电压点，且该数个递增电压点递增于一低电压点及一高电压点之间。

本发明较佳实施例的该数个递增电压点递增于一短路电压点及一开路电压点之间。

本发明较佳实施例的该数个预定电流点为数个递减电流点，且该数个递减电流点递减于一高电流点及一低电流点之间。

本发明较佳实施例的该数个递减电流点递减于一短路电流点及一开路电流点之间。

本发明较佳实施例的该数个预定电流点为数个递增电流点，且该数个递增电流点递增于一低电流点及一高电流点之间。

本发明较佳实施例的该数个递增电流点递增于一开路电流点及一短路电流点之间。

本发明较佳实施例的该电能转换器为一逆变器或一微逆变器。

本发明较佳实施例的该测试系统连接于一云端伺服器。

本发明的优点是：

本发明可简化发电异常测试作业程序、降低发电异常测试成本。

附图说明

图1是本发明较佳实施例采用太阳能电池模组的架构示意图。

图2是本发明第一较佳实施例的太阳能板发电异常测试系统的架构示意图。

图3a是本发明较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法选择以数个预定电压点执行电压降压或升压控制测试作业的示意图。

图3b是本发明另一较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法选择以数个预定电流点执行电流降流或升流控制测试作业的示意图。

图4是本发明第二较佳实施例的太阳能板发电异常测试系统的架构示意图。

图5是本发明第三较佳实施例的太阳能板发电异常测试系统的架构示意图。

图6是本发明第四较佳实施例的太阳能板发电异常测试系统的架构示意图。

具体实施方式

为了充分了解本发明，于下文将举例较佳实施例并配合附图作详细说明，且其并非用以限定本发明。

本发明较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法及其系统适用于各种太阳能电池模组型式，其包含基板式太阳能电池或薄膜式太阳能电池，且其亦适用于各种太阳能电池模组材料，其包含单晶硅〔monocrystallinesilicon〕太阳能电池、多晶硅〔polycrystallinesilicon〕太阳能电池或非晶硅〔amorphoussilicon〕太阳能电池，但其并非用以限定本发明的范围。

图1揭示本发明较佳实施例采用太阳能电池模组的架构示意图。请参照图1所示，一太阳能电池模组1包含数个子模组〔串接体〕10及数个旁路〔bypass〕二极管12，而每个该子模组10包含数个太阳能电池单元〔solarcell〕11，且该数个太阳能电池单元11形成串接。该数个太阳能电池模组1的子模组10并联连接一个或数个该旁路二极管12。

请再参照图1所示，举例而言，在环境温度固定及无遮蔽情况下，且在该太阳能电池模组1可正常发电时，依不同的太阳照度该太阳能电池模组1可产生不同的输出电压-电流曲线〔v-icurve〕，如此其输出可产生不同的电压-功率曲线〔v-pcurve〕。同样的，在太阳照度固定及无遮蔽情况下，且在该太阳能电池模组1可正常发电时，依不同的环境温度该太阳能电池模组1亦可产生不同的输出电压-电流曲线，如此其亦输出可产生不同的电压-功率曲线。

请再参照图1所示，该太阳能电池模组1电性连接于一电能转换器〔例如：全桥式电能转换器〕2，且该电能转换器2为一逆变器〔pvinverter〕或一微逆变器，以便将该太阳能电池模组1产生的电能进行转换输出。举例而言，在该电能转换器2运转时，通常依太阳照度的变化适当执行最大功率追踪〔mppt〕作业。如此，在不同太阳照度下选择控制该太阳能电池模组1的输出电压或输出电流，以达成控制在其最大功率运转点。

图2揭示本发明第一较佳实施例的太阳能板发电异常测试系统的架构示意图。请参照图1及图2所示，本发明第一较佳实施例的太阳能板发电异常测试系统包含一测试系统3电性连接于数个逆变器20〔如图1的电能转换器2〕， 以便经由数个该逆变器20进行控制测试数个该太阳能电池模组1的发电。此时，该逆变器20或电能转换器2预先停止执行最大功率追踪作业一预定时间。该太阳能电池模组1为单一个太阳能电池模组、一串太阳能电池模组或数串太阳能电池模组，而该电能转换器2为一串接模组的逆变器或一微逆变器。

请再参照图2所示，数个该太阳能电池模组1经由数个该逆变器20连接至一市电系统，如图2右侧所示。在经由数个该逆变器20进行控制测试数个该太阳能电池模组1时，数个该太阳能电池模组1的测试发电仍回收输出至市电系统，以提升其发电使用率。本发明另一较佳实施例的太阳能板发电异常测试系统的测试系统3选择并入一体设置于该逆变器20上，即该逆变器20具有一发电异常测试功能及其它功能〔例如：最大功率追踪功能〕，以提供多重操作功能。

请再参照图2所示，本发明另一较佳实施例的太阳能板发电异常测试系统的测试系统3选择分离设置于该逆变器20，而单一个该测试系统3分离设置于一测试装置，且该测试装置包含一操作面板30，以便供现场人员操作设定测试系统3。本发明另一较佳实施例的太阳能板发电异常测试系统的测试系统3连接单一个或数个该逆变器20，且可利用该操作面板30进行操作设定测试系统3。

图3a揭示本发明较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法选择以数个预定电压点执行电压降压控制测试作业或电压升压控制测试作业的示意图。请参照图3a所示，本发明较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法相对在一电压-功率〔v-p〕曲线上以一固定时间间距或间隔〔fixedtimeinterval〕或一电压变化率选择数个预定电压点v1〔开路电压点，openvoltagepoint〕、v2、v3、v4、v5、v6〔短路电压点，short-circuitvoltagepoint〕，且v1＞v2＞v3＞v4＞v5＞v6。

请参照图1、2及3a所示，本发明较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法包含：在执行电压降压控制测试作业〔如图3a的向左箭头所示〕时，该测试系统3利用该电能转换器2或逆变器20产生该数个预定电压点v1、v2、v3、v4、v5、v6，以便直接控制该太阳能电池模组1而操作于该数个预定电压点v1、v2、v3、v4、v5、v6，并由该开路电压点〔预定电压点v1〕至该短路电压点〔预定电压点v6〕以控制下降电压方式进行逐一量测发电电流，以获得数个量测电流。或，利用选择任两个该数个预定电压点v1、v2、v3、v4、v5、v6的一高电压及一低电压之间以控制下降电压方式进行逐一量测发 电电流。

请再参照图1、2及3a所示，本发明较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法包含：接着，利用该数个预定电压点v1、v2、v3、v4、v5、v6及其数个量测电流计算数个第一功率资料p1、p2、p3、p4、p5、p6，即计算数个发电功率资料，且其选择利用该测试系统3进行计算发电功率。在该开路电压点〔预定电压点v1〕的量测电流为零，因此该第一功率资料p1为零。在该短路电压点〔预定电压点v6〕的电压为零，因此该第一功率资料p6为零。

请再参照图1、2及3a所示，本发明较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法包含：接着，利用一系列该数个第一功率资料p1、p2、p3、p4、p5、p6与一第一发电特性曲线〔即电压-功率曲线〕进行比对，以判别该太阳能电池模组1是否发电异常。

请再参照图1、2及3a所示，本发明另一较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法包含：在执行电压升压控制测试作业〔如图3a的向右箭头所示〕时，该测试系统3利用该电能转换器2或逆变器20产生该数个预定电压点v1、v2、v3、v4、v5、v6，以便直接控制该太阳能电池模组1而操作于该数个预定电压点v1、v2、v3、v4、v5、v6，并由该短路电压点〔预定电压点v6〕至该开路电压点〔预定电压点v1〕以控制上升电压方式进行逐一量测发电电流，以获得数个量测电流。或，利用选择任两个该数个预定电压点v6、v5、v4、v3、v2、v1的一低电压及一高电压之间以控制上升电压方式进行逐一量测发电电流。

请再参照图1、2及3a所示，本发明另一较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法包含：接着，利用该数个预定电压点v6、v5、v4、v3、v2、v1及其数个量测电流计算数个第一功率资料p6、p5、p4、p3、p2、p1，即计算数个发电功率资料，且其选择利用该测试系统3进行计算发电功率。

请再参照图1、2及3a所示，本发明另一较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法包含：接着，利用一系列该数个第一功率资料p6、p5、p4、p3、p2、p1与一第一发电特性曲线〔即电压-功率曲线〕进行比对，以判别该太阳能电池模组1是否发电异常。

图3b揭示本发明另一较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法选择以数个预定电流点执行电流降流控制测试作业或电流升流控制测试作业的示意图。请参照图3b所示，本发明另一较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法相对在一电压-电流〔v-i〕曲线上以一固定时间间距或间隔或一电流变化率选择数 个预定电流点a1〔开路电流点，opencurrentpoint〕、a2、a3、a4、a5、a6〔短路电流点，short-circuitcurrentpoint〕，且a1＜a2＜a3＜a4＜a5＜a6。

请再参照图1、2及3b所示，本发明另一较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法包含：在执行电流升流控制测试作业〔如图3b的向上箭头所示〕时，该测试系统3利用该电能转换器2或逆变器20产生该数个预定电流点a1、a2、a3、a4、a5、a6，以便直接控制该太阳能电池模组1而操作于该数个预定电流点a1、a2、a3、a4、a5、a6，并由该开路电流点〔预定电流点a1〕至该短路电流点〔预定电流点a6〕以控制上升电流方式进行逐一量测发电电压，以获得数个量测电压。或，利用选择任两个该数个预定电流点a1、a2、a3、a4、a5、a6的一低电流及一高电流之间以控制上升电流方式进行逐一量测发电电压。

请再参照图1、2及3b所示，本发明另一较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法包含：接着，利用该数个预定电流点a1、a2、a3、a4、a5、a6及其数个量测电压计算数个第二功率资料p1、p2、p3、p4、p5、p6，即计算数个发电功率资料，且其选择利用测试系统3进行计算发电功率。在该开路电流点〔预定电流点a1〕的电流为零，因此该第二功率资料p1为零。

请再参照图1、2及3b所示，本发明另一较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法包含：接着，利用该数个第二功率资料p1、p2、p3、p4、p5、p6与一第二发电特性曲线〔即电压-功率曲线或电压-电流曲线〕进行比对，以判别该太阳能电池模组1是否发电异常。

请参照图1、2及3b所示，本发明另一较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法包含：在执行电流降流控制测试作业〔如图3b的向下箭头所示〕时，该测试系统3利用该电能转换器2或逆变器20产生数个预定电流点a1、a2、a3、a4、a5、a6，以便直接控制该太阳能电池模组1而操作于该数个预定电流点a1、a2、a3、a4、a5、a6，并由该短路电流点〔预定电流点a6〕至该开路电流点〔预定电流点a1〕以控制下降电流方式进行逐一量测发电电压，以获得数个量测电压。或，利用选择任两个该数个预定电流点a6、a5、a4、a3、a2、a1的一高电流及一低电流之间以控制下降电流方式进行逐一量测发电电压。

请再参照图1、2及3b所示，本发明另一较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法包含：接着，利用该数个预定电流点a6、a5、a4、a3、a2、a1及其数个量测电压计算数个第二功率资料p6、p5、p4、p3、p2、p1，即计算数 个发电功率资料，且其选择利用该测试系统3进行计算发电功率。

请再参照图1、2及3b所示，本发明另一较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法包含：接着，利用该数个第二功率资料p6、p5、p4、p3、p2、p1与一第二发电特性曲线〔即电压-功率曲线或电压-电流曲线〕进行比对，以判别该太阳能电池模组1是否发电异常。

请再参照图3a及3b所示，本发明另一较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法先选择以数个预定电压点执行电压降压控制测试作业或电压升压控制测试作业，如图3a所示，再选择以数个预定电流点执行电流降流控制测试作业或电流升流控制测试作业，以进行多重测试作业，如图3b所示。或，本发明另一较佳实施例的太阳能板发电异常测试方法先选择以数个预定电流点执行电流降流控制测试作业或电流升流控制测试作业，如图3b所示，再选择以数个预定电压点执行电压降压控制测试作业或电压升压控制测试作业，如图3a所示。

图4揭示本发明第二较佳实施例的太阳能板发电异常测试系统的架构示意图。请参照图4所示，本发明第二较佳实施例的该测试系统3电性连接于该逆变器20，且该太阳能电池模组1及逆变器20之间设置一直流-直流升压式电能转换器21。

图5揭示本发明第三较佳实施例的太阳能板发电异常测试系统的架构示意图。请参照图5所示，本发明第三较佳实施例的测试系统3另连接至一云端伺服器4或一远端监控系统，以便该云端伺服器4或远端监控系统自动判别该太阳能电池模组1是否发电异常。

图6揭示本发明第四较佳实施例的太阳能板发电异常测试系统的架构示意图。请参照图6所示，本发明第四较佳实施例的该云端伺服器4或远端监控系统包含一远端测试系统40，且该逆变器20另连接一传输模组22或一无线传输模组，以便该远端测试系统40以有线或无线方式连接操作该逆变器20，以执行数个该太阳能电池模组1的发电异常测试作业。

前述较佳实施例仅举例说明本发明及其技术特征，该实施例的技术仍可适当进行各种实质等效修饰及/或替换方式予以实施；因此，本发明的权利范围须视后附权利要求范围所界定的范围为准。