光伏逆变器开机控制方法、装置及太阳能发电系统的制作方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种光伏逆变器开机控制方法、装置及太阳能发电系统，该方法包括：检测光伏电池的开路电压；若检测到的开路电压高于光伏逆变器的最大启动电压，则检测当前的环境温度；根据环境温度与光伏电池开路电压之间的关系确定所检测到的开路电压是否满足光伏逆变器的启动条件；若所检测到的开路电压满足光伏逆变器的启动条件，则在光伏电池的输出端连通至少一个负载以降低输出端电压，直至光伏电池的输出端电压不高于最大启动电压时启动光伏逆变器。本发明通过在因温度变化导致光伏电池开路电压过高时，主动降低开路电压的值，保证光伏逆变器正常开机工作。
【专利说明】光伏逆变器开机控制方法、装置及太阳能发电系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能发电【技术领域】，尤其涉及一种光伏逆变器开机控制方法、装置及太阳能发电系统。
【背景技术】
[0002]随着世界能源短缺和环境污染问题的日益严重，能源和环境成为二十一世纪人类所面临的重大基本问题，清洁的可再生能源的发展和应用越来越受到世界各国的广泛关注。太阳能作为一种清洁、安全、绿色的可再生能源，正逐渐成为具有高度污染性化石能源的主要替代能源之一。近几十年来，太阳能光伏发电技术得到了前所未有的发展，其中光伏并网发电技术已经成为当今利用太阳能源的主要方式之一。开展太阳能光伏发电并网逆变系统的研究，对于缓解能源和环境问题，研究高性能分布式发电系统，开拓广阔的光伏发电市场和掌握相关领域的先进技术，具有重大的理论和现实意义。
[0003]光伏逆变器的开机控制主要是基于光伏电池的开路电压，当光伏电池的开路电压处于光伏逆变器的最小开启电压与最大开启电压之间时，光伏逆变器开始正常工作，将光伏电池输出的直流电转换为交流电输出给交流负载，当光伏电池的开路电压小于光伏逆变器的最小开启电压或大于光伏逆变器的最大开启电压时，光伏逆变器处于待机状态，停止输出交流电。
[0004]但是，由于光伏电池的开路电压会受到温度和辐照度的影响，对于功能完全正常的太阳能发电系统，在低温高辐照度条件下，光伏电池的开路电压仍有可能会高于光伏逆变器的最大开启电压，导致光伏逆变器因过压保护而无法开启，影响发电量，进而会给用户带来收益上的损失。
【发明内容】
[0005]本发明实施例所要解决的技术问题在于，针对现有技术中光伏逆变器可能因温度原因而无法开启的缺陷，提供一种光伏逆变器开机控制方法、装置及太阳能发电系统，可在因温度变化导致光伏电池开路电压过高时，降低开路电压的值，保证光伏逆变器正常开机工作。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种光伏逆变器开机控制方法，包括:
[0007]检测光伏电池的开路电压，所述开路电压是所述光伏电池处于开路状态时光伏电池的输出端电压；
[0008]若检测到的开路电压高于光伏逆变器的最大启动电压，则检测当前的环境温度；
[0009]根据环境温度与光伏电池开路电压之间的关系确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件；
[0010]若所检测到的开路电压满足所述光伏逆变器的启动条件，则在所述光伏电池的输出端连通至少一个负载以降低输出端电压，直至光伏电池的输出端电压不高于所述最大启动电压时启动所述光伏逆变器。
[0011]其中，所述在所述光伏电池的输出端连通至少ー个负载以降低输出端电压的步骤包括:
[0012]开启连接在所述光伏电池的输出端的风扇，以降低输出端电压。
[0013]其中，所述根据环境温度与光伏电池开路电压之间的关系确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件的步骤包括:
[0014]预先设置不同温度下光伏电池的开路电压的正常浮动范围；
[0015]根据所检测到的开路电压是否属于所检测到的环境温度所对应的正常浮动范围，来确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件。
[0016]其中，所述根据环境温度与光伏电池开路电压之间的关系确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件的步骤包括:
[0017]预先绘制光伏电池的开路电压随温度变化的曲线，并设置允许误差范围；
[0018]根据所检测到的环境温度在所述曲线上查找对应的正常开路电压；
[0019]根据所检测到的光伏电池的开路电压与所述正常开路电压之间的误差是否满足所述允许误差范围，来确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件。
[0020]其中，所述在所述光伏电池的输出端连通至少ー个负载以降低输出端电压的步骤包括:
[0021]当所检测的环境温度低于第一阈值时，开启连接在所述光伏电池的输出端的加热器和风扇，以降低输出端电压；
[0022]当所检测的环境温度不低于所述第一阈值时，仅开启连接在所述光伏电池的输出端的风扇，以降低输出端电压。
[0023]相应地，本发明还提供了一种光伏逆变器开机控制装置，包括:
[0024]电压检测模块，用于检测光伏电池的开路电压，所述开路电压是所述光伏电池处于开路状态时光伏电池的输出端电压；
[0025]温度感应模块，用于当所述电压检测模块检测到的开路电压高于光伏逆变器的最大启动电压时，检测当前的环境温度；
[0026]启动判断模块，用于根据环境温度与光伏电池开路电压之间的关系确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件；
[0027]降压模块，用于当所述启动判断模块判定所述电压检测模块检测到的开路电压满足所述光伏逆变器的启动条件时，在所述光伏电池的输出端连通至少ー个负载以降低输出端电压，直至光伏电池的输出端电压不高于所述最大启动电压；
[0028]逆变器控制模块，用于当光伏电池的输出端电压不高于所述最大启动电压时启动所述光伏逆变器。
[0029]其中，所述启动判断模块包括:
[0030]第一设置模块，用于预先设置不同温度下光伏电池的开路电压的正常浮动范围；
[0031]第一判断模块，用于根据所检测到的开路电压是否属于所检测到的环境温度所对应的正常浮动范围，来确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件。
[0032]其中，所述启动判断模块包括:
[0033]第二设置模块，用于预先绘制光伏电池的开路电压随温度变化的曲线，并设置允许误差范围；
[0034]查找模块，用于根据所检测到的环境温度在所述曲线上查找对应的正常开路电压；
[0035]第二判断模块，用于根据所检测到的光伏电池的开路电压与所述正常开路电压之间的误差是否满足所述允许误差范围，来确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件。
[0036]其中，所述降压模块包括:
[0037]第三判断模块，用于判断所述温度感应模块检测到的环境温度是否低于第一阈值；
[0038]负载开启模块，用于当所述第三判断模块判定环境温度低于第一阈值时，开启连接在所述光伏电池的输出端的加热器和风扇，以降低输出端电压；还用于当所述第三判断模块判定环境温度不低于所述第一阈值时，仅开启连接在所述光伏电池的输出端的风扇，以降低输出端电压。
[0039]另外，本发明还提供了一种太阳能发电系统，包括光伏电池和光伏逆变器，所述光伏电池的输出端与所述光伏逆变器的直流侧连接，所述太阳能发电系统还包括连接在光伏电池的输出端的至少一个负载、以及以上任一项所述的光伏逆变器开机控制装置，所述光伏逆变器开机控制装置与所述光伏逆变器电连接。
[0040]实施本发明实施例，具有如下有益效果:通过在低温导致光伏电池开路电压大于光伏逆变器最大开启电压时，在光伏电池的输出端连通负载，由于光伏电池的特性很软，只要加一点小的负载，输出端电压就会下降较多；相比于只通过检测光伏电池输出端电压是否在开机范围内进而被动开机的方法，本发明实施例作了主动的降压处理，有利于减小光伏逆变器在极端条件下无法开机的可能，提高了太阳能发电系统的发电效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042]图1是本发明第一实施例提供的光伏逆变器开机控制方法的流程图；
[0043]图2是本发明第二实施例提供的光伏逆变器开机控制方法的流程图；
[0044]图3是本发明第三实施例提供的光伏逆变器开机控制方法的流程图；
[0045]图4是本发明第四实施例提供的光伏逆变器开机控制方法的流程图；
[0046]图5是本发明第五实施例提供的太阳能发电系统的结构示意图；
[0047]图6是本发明第六实施例提供的光伏逆变器开机控制装置的结构示意图；
[0048]图7是本发明提供的启动判断模块的一个示例性结构示意图；
[0049]图8是本发明提供的启动判断模块的另一个示例性结构示意图。
【具体实施方式】
[0050]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0051 ] 光伏电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴一电子对。在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由P区流向n区，接通电路后就形成电流。光伏电池输出的是直流电压，由于日常电子产品通常采用交流电供电，因此，在太阳能发电系统中，往往需要使用光伏逆变器将直流电转换为交流电。
[0052]光伏逆变器往往会具有ー个最小开启电压和ー个最大开启电压，这两个电压值往往是在某一特定温度和辐照度条件下测得的。在太阳能发电系统中，常常会出现光伏电池的开路电压过大(即大于最大开启电压)的情況，导致这种情况的原因包括温度较低和元器件故障。现有的光伏逆变器在光伏电池的开路电压过大时是不能正常开启的，只能处于待机状态。
[0053]但是，若太阳能发电系统的元器件都完全正常，仅仅因为温度原因而无法开启光伏逆变器，这无疑会降低发电系统的工作效率。因此，在本申请中，为了规避这个问题，采用了一些主动措施。
[0054]请參见图1，是本发明第一实施例提供的光伏逆变器开机控制方法的流程图，该方法包括:
[0055]S101、检测光伏电池的开路电压，所述开路电压是所述光伏电池处于开路状态时光伏电池的输出端电压。具体地，光伏电池的开路电压指的是光伏电池空载(开路)情况下的输出端电压，可以利用常见的电压检测装置(例如数字万用表等)对光伏电池的开路电压进行测量。
[0056]S102、判断检测到的开路电压是否高于光伏逆变器的最大启动电压。
[0057]若步骤S102的判断结果为是，即检测到的开路电压高于光伏逆变器的最大启动电压，则表示光伏电池的输出电压过高，不能正常启动逆变器，因此执行步骤S103。S103、检测当前的环境温度。例如，可以通过温度传感器来检测当前的环境温度。
[0058]S104、根据环境温度与光伏电池开路电压之间的关系确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件。具体地，可以预先根据经验、并通过多次试验确定各种温度条件下的光伏电池开路电压的值。优选地，由于光伏电池的开路电压还受到辐照度的影响，最好预先根据经验、并通过多次试验确定各种温度条件下的光伏电池开路电压的取值范围。更加优选地，虽然无法测得辐照度的精确值，但是可以根据天气、日照时长、所处的时段等将辐照度划分为若干个区间，分别确定各个区间内，不同温度条件下光伏电池开路电压的取值范围。若所检测到的开路电压符合预先确定的值或取值范围，则表示所检测到的开路电压满足光伏逆变器的启动条件；若所检测到的开路电压不符合预先确定的值或取值范围，则表示所检测到的开路电压不满足光伏逆变器的启动条件。
[0059]若步骤S104的判断结果为是，即所检测到的开路电压满足光伏逆变器的启动条件，则表示光伏电池过高的开路电压是由于温度过低而引起的，接下来执行步骤S105。S105、在所述光伏电池的输出端连通至少ー个负载以降低输出端电压,直至光伏电池的输出端电压不高于所述最大启动电压。光伏电池的输出端与光伏逆变器的直流侧相连通，光伏电池的输出端电压即为光伏逆变器直流侧的输入电压，若光伏逆变器直流侧的输入电压过大，可能烧毁光伏逆变器。由于光伏电池的特性很软，只要加一点小的负载，输出端电压就会下降较多。因此，在本发明实施例中，采取主动在光伏电池的输出端增加负载的方式，以降低光伏逆变器直流侧的输入电压，为正常开启光伏逆变器做好准备。接下来执行步骤S106。
[0060]S106、启动所述光伏逆变器。光伏逆变器启动后，即可将其直流侧输入的直流电进行转换，在其交流侧输出交流电供用户使用。
[0061]若步骤S104的判断结果为否，即所检测到的开路电压不满足光伏逆变器的启动条件，则表示光伏电池过高的开路电压是由于电路故障造成的，不能正常启动光伏逆变器，以免发生危险。因此，本方法流程结束。
[0062]若步骤S102的判断结果为否，即检测到的开路电压不高于光伏逆变器的最大启动电压，接下来可以直接执行步骤S106。具体地，在通常情况下，若检测到的开路电压不高于光伏逆变器的最大启动电压，还需要判断检测到的开路电压是否低于光伏逆变器的最小启动电压，若检测到的开路电压低于光伏逆变器的最小启动电压，表示当前光照强度不够，光伏电池的输出功率不足以维持光伏逆变器正常工作，还不能启动光伏逆变器；若检测到的开路电压不低于光伏逆变器的最小启动电压，则表不光伏电池的输出正常，可以正常启动光伏逆变器。
[0063]本发明实施例提供的光伏逆变器开机控制方法，通过在低温导致光伏电池开路电压大于光伏逆变器最大开启电压时，在光伏电池的输出端连通负载，由于光伏电池的特性很软，只要加一点小的负载，输出端电压就会下降较多；相比于只通过检测光伏电池输出端电压是否在开机范围内进而被动开机的方法，本发明实施例作了主动的降压处理，有利于减小光伏逆变器在极端条件下无法开机的可能，提高了太阳能发电系统的发电效率。
[0064]请参见图2，是本发明第二实施例提供的光伏逆变器开机控制方法的流程图，该方法包括:
[0065]S201、预先设置不同温度下光伏电池的开路电压的正常浮动范围。具体地，可以在确定太阳能发电系统无电路故障的情况下，预先测量获得各种温度下光伏电池的开路电压，通过在不同辐照度条件下的多次测量，可以确定各种温度条件下光伏电池开路电压的正常浮动范围。也就是说，只要光伏电池的开路电压在相应温度下的正常浮动范围内，就可以认为电路无故障，满足光伏逆变器的启动条件。
[0066]S202、检测光伏电池的开路电压。
[0067]S203、判断检测到的开路电压是否高于光伏逆变器的最大启动电压。
[0068]若步骤S203的判断结果为是，则执行步骤S204。S204、检测当前的环境温度。
[0069]S205、根据所检测到的开路电压是否属于所检测到的环境温度所对应的正常浮动范围，来确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件。
[0070]若步骤S205的判断结果为是，则执行步骤S206。S206、在所述光伏电池的输出端连通至少一个负载以降低输出端电压，直至光伏电池的输出端电压不高于所述最大启动电压。接下来执行步骤S207。
[0071]S207、启动所述光伏逆变器。
[0072]若步骤S205的判断结果为否，则本方法流程结束。[0073]若步骤S203的判断结果为否，则直接执行步骤S207。具体地，在通常情况下，若检测到的开路电压不高于光伏逆变器的最大启动电压，还需要判断检测到的开路电压是否低于光伏逆变器的最小启动电压，若检测到的开路电压低于光伏逆变器的最小启动电压，表示当前光照强度不够，光伏电池的输出功率不足以维持光伏逆变器正常工作，还不能启动光伏逆变器；若检测到的开路电压不低于光伏逆变器的最小启动电压，则表示光伏电池的输出正常，可以正常启动光伏逆变器。
[0074]在本实施例中，预先设置的开路电压的判断条件由离散的点构成，要求温度测量精度较高。另外，由于需要确定每个温度值下开路电压的正常浮动范围，必然导致测量过程繁琐。虽然利用这种方法进行判断时，准确率较高，但是无疑会加重设计人员的工作负担，增加人力物力成本。
[0075]请参见图3，是本发明第三实施例提供的光伏逆变器开机控制方法的流程图，该方法包括:
[0076]S301、预先绘制光伏电池的开路电压随温度变化的曲线，并设置允许误差范围。具体地，可以在确定太阳能发电系统无电路故障的情况下，预先测量获得正常辐照度条件下(即光伏逆变器正常启动时最常见的辐照度)光伏电池处于不同温度时的开路电压，根据测量结果绘制光伏电池的开路电压随温度变化的曲线；然后根据经验和/或多次试验获取允许误差范围。也就是说，只要所测得的光伏电池开路电压与曲线中相应温度下正常开路电压之间的误差在允许误差范围内，就可以认为电路无故障，满足光伏逆变器的启动条件。本领域技术人员应当理解，还可以在最高辐照度条件下(即辐照度对光伏电池开路电压的升高造成最大影响时，例如晴天正午时)测量光伏电池处于不同温度时的开路电压，从而绘制光伏电池的开路电压随温度变化的曲线。
[0077]S302、检测光伏电池的开路电压。
[0078]S303、判断检测到的开路电压是否高于光伏逆变器的最大启动电压。
[0079]若步骤S303的判断结果为是，则执行步骤S304。S304、检测当前的环境温度。
[0080]S305、根据所检测到的环境温度在所述曲线上查找对应的正常开路电压。
[0081]S306、根据所检测到的光伏电池的开路电压与所述正常开路电压之间的误差是否满足所述允许误差范围，来确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件。
[0082]若步骤S306的判断结果为是，则执行步骤S307。S307、在所述光伏电池的输出端连通至少一个负载以降低输出端电压，直至光伏电池的输出端电压不高于所述最大启动电压。接下来执行步骤S308。
[0083]S308、启动所述光伏逆变器。
[0084]若步骤S306的判断结果为否，则本方法流程结束。
[0085]若步骤S303的判断结果为否，则直接执行步骤S308。具体地，在通常情况下，若检测到的开路电压不高于光伏逆变器的最大启动电压，还需要判断检测到的开路电压是否低于光伏逆变器的最小启动电压，若检测到的开路电压低于光伏逆变器的最小启动电压，表示当前光照强度不够，光伏电池的输出功率不足以维持光伏逆变器正常工作，还不能启动光伏逆变器；若检测到的开路电压不低于光伏逆变器的最小启动电压，则表示光伏电池的输出正常，可以正常启动光伏逆变器。[0086]步骤S105、S206、S307中，在光伏电池的输出端(即光伏逆变器的直流侦D连通的负载可以是太阳能发电系统中原来就有的电子设备，例如风扇、加热器等。这样不仅可以简化电路结构，而且，由于不再引入额外的电子元件，还可以降低成本，提高产品的市场竞争力。但是，需要注意的是，在现有的太阳能发电系统中，风扇、加热器等一般是连接在光伏逆变器的交流侧，由交流电供电；而在本发明实施例中，流通在光伏逆变器直流侧的负载最好是直流负载(例如直流风扇、直流加热器等)，若仍然使用交流负载，则必须在光伏电池的输出端连通ー电流转换装置，将直流电转换为交流电给流通在该光伏逆变器直流侧的交流负载供电。
[0087]优选地，将风扇连接在光伏电池的输出端，步骤S105、S206、S307中只需开启风扇即可。由于太阳能发电系统在利用太阳能发电的过程中，各种电子设备运转会产生大量的热量，为了避免高温烧坏电子设备，延长使用寿命，往往需要在光伏逆变器开始正常运行后即开启风扇进行散热，在该方案中，仅仅是将开启风扇的步骤提前，并没有造成能量的浪费。
[0088]优选地，有时候光伏电池开路电压太高，只开启风扇可能不足以将电压下降到所需值，因此还可以将加热器也连接在光伏电池的输出端，步骤S105、S206、S307中还需开启加热器。由于太阳能发电站通常设置在艰苦的野外环境中，在天寒地冻的条件下，必须启动加热器来提高环境温度，避免电子设备因结冰而发生故障。加热器也往往在光伏逆变器开始正常运行后才开启，在该方案中，将开启加热器的步骤提前，并没有造成能量的浪费。但是，加热器只能在温度低至一定条件时才能开启，若温度较高时开启加热器，也会造成电子设备故障，影响使用寿命。
[0089]请參见图4，是本发明第四实施例提供的光伏逆变器开机控制方法的流程图，该方法包括:
[0090]S401、检测光伏电池的开路电压。
[0091]S402、判断检测到的开路电压是否高于光伏逆变器的最大启动电压。
[0092]若步骤S402的判断结果为是，则执行步骤S403。S403、检测当前的环境温度。
[0093]S404、根据环境温度与光伏电池开路电压之间的关系确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件。
[0094]若步骤S404的判断结果为是，则执行步骤S405。S405、判断所检测到的环境温度
是否低于第一阈值，通常第一阈值低于零摄氏度。
[0095]若步骤S405的判断结果为是，则执行步骤S406。S406、开启连接在所述光伏电池的输出端的加热器和风扇以降低输出端电压，直至光伏电池的输出端电压不高于光伏逆变器的最大启动电压。接下来执行步骤S408。
[0096]若步骤S405的判断结果为否，则执行步骤S407。S407、仅开启连接在所述光伏电池的输出端的风扇以降低输出端电压，直至光伏电池的输出端电压不高于光伏逆变器的最大启动电压。接下来执行步骤S408。
[0097]S408、启动所述光伏逆变器。
[0098]若步骤S404的判断结果为否，则本方法流程结束。
[0099]若步骤S402的判断结果为否，则直接执行步骤S408。具体地，在通常情况下，若检测到的开路电压不高于光伏逆变器的最大启动电压，还需要判断检测到的开路电压是否低于光伏逆变器的最小启动电压，若检测到的开路电压低于光伏逆变器的最小启动电压，表示当前光照强度不够，光伏电池的输出功率不足以维持光伏逆变器正常工作，还不能启动光伏逆变器；若检测到的开路电压不低于光伏逆变器的最小启动电压，则表示光伏电池的输出正常，可以正常启动光伏逆变器。
[0100]本领域技术人员应当理解，S105、S206、S307中的负载还可以是连接在光伏电池输出端的电阻等常见的电子元件，优选地可以是多个电阻相互并联。这些电阻可以是可调电阻，也可以是定值电阻；若是定值电阻，则每个电阻还需要并联一个开关。当然，这样会增加额外的电子元件，提高成本，且浪费能量。
[0101]图5是本发明第五实施例提供的太阳能发电系统的结构示意图。如图5所示，在光伏电池I的输出端连接有至少一个(图中仅示出了三个)相互并联的负载3。如上所述，负载3可以是系统原有的风扇、加热器，也可以是额外增加的电阻等电子元件。风扇和加热器均可以由光伏逆变器控制装置4控制开启和关闭；可调电阻的调节端也可以由光伏逆变器开机控制装置4控制调节；定值电阻需要与开关串联，光伏逆变器开机控制装置4通过控制开关来控制电阻的连通状态。光伏逆变器开机控制装置4还与光伏逆变器2电连接，以控制光伏逆变器2的工作状态。
[0102]请参见图6，是本发明第六实施例提供的光伏逆变器开机控制装置4的结构示意图，该装置4包括:
[0103]电压检测模块41，用于检测光伏电池I的开路电压，所述开路电压是所述光伏电池I处于开路状态时光伏电池I的输出端电压。具体地，光伏电池I的开路电压指的是光伏电池I空载(开路)情况下的输出端电压，电压检测模块41可以是常见的电压检测装置，例如数字万用表等。
[0104]温度感应模块42，用于当所述电压检测模块检测到的开路电压高于光伏逆变器2的最大启动电压时，检测当前的环境温度。例如，温度感应模块42可以是温度传感器。
[0105]启动判断模块43，用于根据环境温度与光伏电池I开路电压之间的关系确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器2的启动条件。具体地，启动判断模块43可以预先根据经验、并通过多次试验确定各种温度条件下的光伏电池I开路电压的值。优选地，由于光伏电池I的开路电压还受到辐照度的影响，最好预先根据经验、并通过多次试验确定各种温度条件下的光伏电池I开路电压的取值范围。更加优选地，虽然无法测得辐照度的精确值，但是可以根据天气、日照时长、所处的时段等将辐照度划分为若干个区间，分别确定各个区间内，不同温度条件下光伏电池I开路电压的取值范围。若所检测到的开路电压符合预先确定的值或取值范围，则表示所检测到的开路电压满足光伏逆变器2的启动条件；若所检测到的开路电压不符合预先确定的值或取值范围，则表示所检测到的开路电压不满足光伏逆变器2的启动条件。
[0106]降压模块44，用于当所述启动判断模块判定所述电压检测模块检测到的开路电压满足所述光伏逆变器2的启动条件时，在所述光伏电池I的输出端连通至少一个负载以降低输出端电压3,直至光伏电池I的输出端电压不高于所述最大启动电压。光伏电池I的输出端与光伏逆变器2的直流侧相连通，光伏电池I的输出端电压即为光伏逆变器2直流侧的输入电压，若光伏逆变器2直流侧的输入电压过大，可能烧毁光伏逆变器2。由于光伏电池I的特性很软，只要加一点小的负载3，输出端电压就会下降较多。因此，在本发明实施例中，米取主动在光伏电池I的输出端增加负载3的方式，以降低光伏逆变器2直流侧的输入电压，为正常开启光伏逆变器2做好准备。
[0107]逆变器控制模块45，用于当光伏电池的输出端电压不高于所述最大启动电压时启动所述光伏逆变器。光伏逆变器2启动后，即可将其直流侧输入的直流电进行转换，在其交流侧输出交流电供用户使用。
[0108]本发明实施例提供的光伏逆变器开机控制装置，通过在低温导致光伏电池开路电压大于光伏逆变器最大开启电压时，在光伏电池I的输出端连通负载3,由于光伏电池I的特性很软，只要加一点小的负载3，输出端电压就会下降较多；相比于只通过检测光伏电池I输出端电压是否在开机范围内进而被动开机的方法，本发明实施例作了主动的降压处理，有利于减小光伏逆变器2在极端条件下无法开机的可能，提高了太阳能发电系统的发电效率。
[0109]请參见图7，是本发明提供的启动判断模块43的一个示例性结构示意图，启动判断模块43包括:
[0110]第一设置模块431，用于预先设置不同温度下光伏电池I的开路电压的正常浮动范围。具体地，可以在确定太阳能发电系统无电路故障的情况下，预先测量获得各种温度下光伏电池I的开路电压，通过在不同辐照度条件下的多次測量，可以确定各种温度条件下光伏电池I开路电压的正常浮动范围。也就是说，只要光伏电池I的开路电压在相应温度下的正常浮动范围内，就可以认为电路无故障，满足光伏逆变器2的启动条件。
[0111]第一判断模块432，用于根据所检测到的开路电压是否属于所检测到的环境温度所对应的正常浮动范围，来确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器2的启动条件。
[0112]在本实施例中，预先设置的开路电压的判断条件由离散的点构成，要求温度測量精度较高。另外，由于需要确定每个温度值下开路电压的正常浮动范围，必然导致测量过程繁琐。虽然利用这种方法进行判断时，准确率较高，但是无疑会加重设计人员的工作负担，增加人力物力成本。
[0113]请參见图8，是本发明提供的启动判断模块43的另ー个示例性结构示意图，启动判断模块43包括:
[0114]第二设置模块433，用于预先绘制光伏电池I的开路电压随温度变化的曲线，并设置允许误差范围。具体地，可以在确定太阳能发电系统无电路故障的情况下，预先测量获得正常辐照度条件下(即光伏逆变器2正常启动时最常见的辐照度)光伏电池I处于不同温度时的开路电压，根据测量结果绘制光伏电池I的开路电压随温度变化的曲线；然后根据经验和/或多次试验获取允许误差范围。也就是说，只要所测得的光伏电池I开路电压与曲线中相应温度下正常开路电压之间的误差在允许误差范围内，就可以认为电路无故障，满足光伏逆变器2的启动条件。本领域技术人员应当理解，还可以在最高辐照度条件下(即辐照度对光伏电池I开路电压的升高造成最大影响时，例如睛天正午吋)測量光伏电池I处于不同温度时的开路电压，从而绘制光伏电池I的开路电压随温度变化的曲线。
[0115]查找模块434，用于根据所述温度感应模块42检测到的环境温度在所述曲线上查找对应的正常开路电压。
[0116]第二判断模块435，用于根据电压检测模块41检测到的光伏电池I的开路电压与所述正常开路电压之间的误差是否满足所述允许误差范围，来确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器2的启动条件。
[0117]降压模块44在光伏逆变器2电池的输出端(即光伏逆变器2的直流侧)连通的负载3可以是太阳能发电系统中原来就有的电子设备，例如风扇、加热器等。这样不仅可以简化电路结构，而且，由于不再引入额外的电子元件，还可以降低成本，提高产品的市场竞争力。但是，需要注意的是，在现有的太阳能发电系统中，风扇、加热器等一般是连接在光伏逆变器2的交流侧，由交流电供电；而在本发明实施例中，流通在光伏逆变器2直流侧的负载3最好是直流负载(例如直流风扇、直流加热器等)，若仍然使用交流负载，则必须在光伏电池I的输出端连通一电流转换装置，将直流电转换为交流电给流通在该光伏逆变器2直流侧的交流负载供电。
[0118]优选地，将风扇连接在光伏电池I的输出端，降压模块44只需开启风扇即可。由于太阳能发电系统在利用太阳能发电的过程中，各种电子设备运转会产生大量的热量，为了避免高温烧坏电子设备，延长使用寿命，往往需要在光伏逆变器2开始正常运行后即开启风扇进行散热，在该方案中，仅仅是将开启风扇的步骤提前，并没有造成能量的浪费。
[0119]优选地，有时候光伏电池I开路电压太高，只开启风扇可能不足以将电压下降到所需值，因此还可以将加热器也连接在光伏电池I的输出端，降压模块44还需开启加热器。由于太阳能发电站通常设置在艰苦的野外环境中，在天寒地冻的条件下，必须启动加热器来提高环境温度，避免电子设备因结冰而发生故障。加热器也往往在光伏逆变器2开始正常运行后才开启，在该方案中，将开启加热器的步骤提前，并没有造成能量的浪费。但是，加热器只能在温度低至一定条件时才能开启，若温度较高时开启加热器，也会造成电子设备故障，影响使用寿命。
[0120]因此，优选地，降压模块44可以包括:第三判断模块，用于判断所述温度感应模块42检测到的环境温度是否低于第一阈值，通常第一阈值低于零摄氏度；负载开启模块，用于当所述第三判断模块判定环境温度低于第一阈值时，开启连接在所述光伏电池I的输出端的加热器和风扇，以降低输出端电压，直至光伏电池I的输出端电压不高于光伏逆变器的最大启动电压；负载开启模块还用于当所述第三判断模块判定环境温度不低于所述第一阈值时，仅开启连接在所述光伏电池I的输出端的风扇，以降低输出端电压，直至光伏电池I的输出端电压不高于光伏逆变器的最大启动电压。
[0121]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory, ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory, RAM)等。
[0122]以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
【权利要求】
1.一种光伏逆变器开机控制方法，其特征在于，包括: 检测光伏电池的开路电压，所述开路电压是所述光伏电池处于开路状态时光伏电池的输出端电压； 若检测到的开路电压高于光伏逆变器的最大启动电压，则检测当前的环境温度；根据环境温度与光伏电池开路电压之间的关系确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件； 若所检测到的开路电压满足所述光伏逆变器的启动条件，则在所述光伏电池的输出端连通至少一个负载以降低输出端电压，直至光伏电池的输出端电压不高于所述最大启动电压时启动所述光伏逆变器。
2.如权利要求1所述的光伏逆变器开机控制方法，其特征在于，所述在所述光伏电池的输出端连通至少一个负载以降低输出端电压的步骤包括: 开启连接在所述光伏电池的输出端的风扇，以降低输出端电压。
3.如权利要求1所述的光伏逆变器开机控制方法，其特征在于，所述根据环境温度与光伏电池开路电压之间的关系确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件的步骤包括: 预先设置不同温度下光伏电池的开路电压的正常浮动范围； 根据所检测到的开路电压是否属于所检测到的环境温度所对应的正常浮动范围，来确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件。
4.如权利要求1所述的光伏逆变器开机控制方法，其特征在于，所述根据环境温度与光伏电池开路电压之间的关系确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件的步骤包括: 预先绘制光伏电池的开路电压随温度变化的曲线，并设置允许误差范围； 根据所检测到的环境温度在所述曲线上查找对应的正常开路电压； 根据所检测到的光伏电池的开路电压与所述正常开路电压之间的误差是否满足所述允许误差范围，来确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件。
5.如权利要求1所述的光伏逆变器开机控制方法，其特征在于，所述在所述光伏电池的输出端连通至少一个负载以降低输出端电压的步骤包括: 当所检测的环境温度低于第一阈值时，开启连接在所述光伏电池的输出端的加热器和风扇，以降低输出端电压； 当所检测的环境温度不低于所述第一阈值时，仅开启连接在所述光伏电池的输出端的风扇，以降低输出端电压。
6.一种光伏逆变器开机控制装置，其特征在于，包括: 电压检测模块，用于检测光伏电池的开路电压，所述开路电压是所述光伏电池处于开路状态时光伏电池的输出端电压； 温度感应模块，用于当所述电压检测模块检测到的开路电压高于光伏逆变器的最大启动电压时，检测当前的环境温度； 启动判断模块，用于根据环境温度与光伏电池开路电压之间的关系确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件； 降压模块，用于当所述启动判断模块判定所述电压检测模块检测到的开路电压满足所述光伏逆变器的启动条件时，在所述光伏电池的输出端连通至少ー个负载以降低输出端电压，直至光伏电池的输出端电压不高于所述最大启动电压； 逆变器控制模块，用于当光伏电池的输出端电压不高于所述最大启动电压时启动所述光伏逆变器。
7.如权利要求6所述的光伏逆变器开机控制装置，其特征在干，所述启动判断模块包括: 第一设置模块，用于预先设置不同温度下光伏电池的开路电压的正常浮动范围； 第一判断模块，用于根据所检测到的开路电压是否属于所检测到的环境温度所对应的正常浮动范围，来确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件。
8.如权利要求6所述的光伏逆变器开机控制装置，其特征在于，所述启动判断模块包括: 第二设置模块，用于预先绘制光伏电池的开路电压随温度变化的曲线，并设置允许误差范围； 查找模块，用于根据所检测到的环境温度在所述曲线上查找对应的正常开路电压；第二判断模块，用于根据所检测到的光伏电池的开路电压与所述正常开路电压之间的误差是否满足所述允许误差范围，来确定所检测到的开路电压是否满足所述光伏逆变器的启动条件。
9.如权利要求6所述的光伏逆变器开机控制装置，其特征在于，所述降压模块包括: 第三判断模块，用于判断所述温度感应模块检测到的环境温度是否低于第一阈值； 负载开启模块，用于当所述第三判断模块判定环境温度低于第一阈值时，开启连接在所述光伏电池的输出端的加热器和风扇，以降低输出端电压；还用于当所述第三判断模块判定环境温度不低于所述第一阈值时，仅开启连接在所述光伏电池的输出端的风扇，以降低输出端电压。
10.ー种太阳能发电系统，包括光伏电池和光伏逆变器，所述光伏电池的输出端与所述光伏逆变器的直流侧连接，其特征在于，所述太阳能发电系统还包括连接在光伏电池的输出端的至少ー个负载、以及如权利要求6-9中任一项所述的光伏逆变器开机控制装置，所述光伏逆变器开机控制装置与所述光伏逆变器电连接。
【文档编号】H02M1/36GK103595236SQ201310598063
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】方海 申请人:深圳市汇川技术股份有限公司