一种光伏逆变器及其MPP扫描控制方法与流程

本发明涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种光伏逆变器及其mpp扫描控制方法。

背景技术：

在光伏发电领域，常会因为电池板之间的位置设置或是外界物体的存在，而对电池板产生遮挡，这样会导致被遮挡电池组件的pv曲线产生多峰，其特征如图1所示。

虽然光伏逆变器的全局扫描功能可以识别出多峰下的最大功率峰值，以提高发电量，但当前光伏逆变器的全局扫描功能是以固定周期进行扫描，特别是在扫描频率高时且双峰特征不变时，由于全局扫描本身会损失一定发电量，所以此时发电量不会得到提升，极端情况下还会损失发电量。

另外全局扫描需要操作人员依据现场情况进行设置，这样使得此功能依赖于操作人员本身的专业程度，凸显智能特性不足。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种光伏逆变器及其mpp扫描控制方法，以减少发电量损失并提高智能特性。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种光伏逆变器的mpp扫描控制方法，所述光伏逆变器包括：dcac变换器以及与其共直流母线相连的至少一个dcdc变换器；所述光伏逆变器的mpp扫描控制方法包括：

分别控制各路dcdc变换器对应组串进行一次全局扫描，确定其mpp电压和开路电压；

根据各路组串mpp电压和开路电压的关系，分别判断各路组串是否存在遮挡情况；

对于存在遮挡情况的组串，控制其在预设时间内以预设频率进行多次全局扫描，得到其mpp双峰变化规律信息；

根据各组串的mpp双峰变化规律信息，确定相应dcdc变换器切换mpp电压的扫描时刻作为预设时刻，以使正常运行状态下相应dcdc变换器在其预设时刻前后两时间段内分别按照相应的mpp运行。

可选的，根据各路组串mpp电压和开路电压的关系，分别判断各路组串是否存在遮挡情况，包括：

对于各路组串，分别判断其mpp电压是否处于其开路电压的预设比例范围内；

若判断结果为是，则判定相应的组串不存在遮挡情况；

若判断结果为否，则判定相应的组串存在遮挡情况。

可选的，所述预设时间为：当前运行时刻至相应dcdc变换器的停机时刻之间的时间。

可选的，所述mpp双峰变化规律信息，包括：各个扫描时刻及其对应扫描结果中的两个mpp。

可选的，根据各路组串的mpp双峰变化规律信息，确定相应dcdc变换器切换mpp电压的扫描时刻作为预设时刻，包括对于每一mpp双峰变化规律信息分别执行的：

按照时间序列顺序，依次判断各个扫描结果中，mpp电压较大时的mpp功率是否大于mpp电压较小时的mpp功率；

对于首个判断结果为是的扫描结果，确定其所对应的扫描时刻为所述预设时刻。

可选的，相应dcdc变换器在其预设时刻前后两时间段内分别按照相应的mpp运行，包括：

相应dcdc变换器在其预设时刻前后两时间段内，分别对其对应组串进行至少一次全局扫描，并根据各全局扫描得到的mpp运行；或者，

相应dcdc变换器在其预设时刻前后两时间段内，分别按照其mpp双峰变化规律信息中对应时刻的mpp运行。

可选的，相应dcdc变换器在其预设时刻前后两时间段内，分别对其对应组串进行至少一次全局扫描，包括：

并网后，相应dcdc变换器对其对应组串进行第一次全局扫描，并运行于第一次扫描结果中的mpp；

在相应dcdc变换器的预设时刻到来之后，对其对应组串进行第二次全局扫描，并运行于第二次扫描结果中的mpp。

可选的，在相应dcdc变换器的预设时刻到来之后，控制其对其对应组串进行第二次全局扫描，并使其运行于第二次扫描结果中的mpp之后，还包括：

判断第二次扫描结果中的mpp功率是否大于第一次扫描结果中的mpp功率；

若判断结果为否，则再次控制其在预设时间内以预设频率对其对应组串进行多次全局扫描，对其预设时刻进行更新。

可选的，在判断第二次扫描结果中的mpp功率是否大于第一次扫描结果中的mpp功率之后，若判断结果为是，则还包括：

判断第二次扫描结果中的mpp功率与第一次扫描结果中的mpp功率之差是否大于预设差值；

若判断结果为是，则再次控制其在预设时间内以预设频率对其对应组串进行多次全局扫描，对其预设时刻进行更新。

可选的，同一时刻对其对应组串进行全局扫描的dcdc变换器数量大于等于1。

可选的，在分别控制各路dcdc变换器对应组串进行一次全局扫描，确定其mpp电压和开路电压之前，还包括：

分别判断各路dcdc变换器是否处于限功率状态；

对于不处于限功率状态的dcdc变换器，执行分别控制各路dcdc变换器对应组串进行一次全局扫描，确定其mpp电压和开路电压的步骤。

本发明第二方面提供了一种光伏逆变器，包括：控制系统、dcac变换器和至少一个dcdc变换器；

所述dcac变换器的直流侧，与各个所述dcdc变换器的输出端共直流母线相连；

各个所述dcdc变换器的输入端分别连接相应的组串；

所述控制系统用于执行如上述第一方面任一段落所述的光伏逆变器的mpp扫描控制方法。

可选的，所述控制系统为集成控制器，所述dcac变换器和所述dcdc变换器均无内部控制器，且均受控于所述集成控制器。

可选的，所述控制系统包括：所述dcac变换器的内部控制器和所述dcdc变换器的内部控制器；各内部控制器均通信连接；

各所述dcdc变换器的内部控制器分别用于对其相应组串进行全局扫描、遮挡判断以及信息汇总记录，以实现所述mpp扫描控制方法；或者，

各所述dcdc变换器的内部控制器分别用于对其相应组串进行全局扫描，所述dcac变换器的内部控制器用于对全部组串进行遮挡判断和信息汇总记录，以实现所述mpp扫描控制方法。

本发明提供的光伏逆变器的mpp扫描控制方法，其首先分别控制各路dcdc变换器对应组串进行一次全局扫描，然后根据各路mpp电压和开路电压的关系，分别判断各路组串的遮挡情况，以实现对于遮挡情况的自动识别，无需操作人员进行专业设置，提高智能特性；再控制存在遮挡情况的组串在预设时间内以预设频率进行多次全局扫描，得到其mpp双峰变化规律信息；进而确定其对应dcdc变换器切换mpp电压的扫描时刻作为预设时刻，以使正常运行状态下相应dcdc变换器在其预设时刻前后两时间段内分别按照相应的mpp运行，代替现有技术中正常运行状态下固定频率的周期性全局扫描，有效减少了全局扫描次数，进而减少了发电量损失。

附图说明

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的双峰pv曲线示意图；

图2为本发明实施例提供的光伏逆变器的mpp扫描控制方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的光伏逆变器的mpp扫描控制方法的另一流程图；

图4为本发明实施例提供的光伏逆变器的mpp扫描控制方法的部分流程图；

图5为本发明实施例提供的光伏逆变器的结构示意图。

具体实施方式

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做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。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明提供一种光伏逆变器的mpp(maximumpowerpoint，最大功率点)扫描控制方法，以减少发电量损失并提高智能特性。

该光伏逆变器包括：dcac变换器以及与其共直流母线相连的至少一个dcdc变换器；各个dcdc变换器分别用于对相应组串进行mpp全局扫描。

参见图2，该光伏逆变器的mpp扫描控制方法包括：

s101、分别控制各路dcdc变换器对应组串进行一次全局扫描，确定其mpp电压和开路电压。

各路dcdc变换器对其组串进行一次全局扫描后，会分别得到一个相应的扫描结果；该扫描结果一般以iv曲线来进行展示，能够体现不同电压取值下的各个对应电流，进而能够得到该dcdc变换器输入端所接组串的开路电压、mpp电压以及短路电流等信息。

其中，无遮挡的正常组串，其dcdc变换器的扫描结果中仅存在一个mpp；而存在遮挡的组串，其dcdc变换器的扫描结果中将会存在两个mpp，如图1中任一pv曲线所示。

s102、根据各路组串mpp电压和开路电压的关系，分别判断各路组串是否存在遮挡情况。

无遮挡情况的正常组串，其扫描结果中，mpp电压vmp和开路电压voc一般存在一定的对应关系，比如vmp≈0.8voc；实际应用中，考虑到允许误差，可以设置一个预设比例范围[y，x]，比如[0.75，0.85]，只要y*voc≤vmp≤x*voc，即可说明相应组串无遮挡，也即该dcdc变换器不存在遮挡情况。

而存在遮挡情况的组串，其扫描结果中，尤其是时间序列较早的扫描结果，比如清晨执行该mpp扫描控制方法时，其两个mpp中功率较大的一个一般位于电压较小的位置，比如图1中的pmp1，其显然不满足上述条件。

因此，步骤s102具体可以是：对于各路组串，分别判断其mpp电压是否处于其开路电压的预设比例范围内；若判断结果为是，则判定相应组串不存在遮挡情况；若判断结果为否，则判定相应组串存在遮挡情况。

实际应用中，步骤s102的实现过程并不仅限于上述方式，还可以是判断各对mpp电压和开路电压的差值是否大于相应阈值，或者也可以在每个开路电压下，分别判断其mpp电压是否等于正常情况下应该对应的mpp电压；此处不做具体限定，视其应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

s103、对于存在遮挡情况的组串，控制其在预设时间内以预设频率进行多次全局扫描，得到其mpp双峰变化规律信息。

该预设时间为：当前运行时刻至相应dcdc变换器的停机时刻之间的时间；该停机时刻具体指的是因晚间光照变弱，不足以使相应dcdc变换器运行而导致停机的时刻。

比如，清晨开始执行本mpp扫描控制方法，通过步骤s101对各路组串分别执行了一次全局扫描，然后对通过步骤s102确定的存在遮挡情况的组串，再进行一个短时的高频mpp全局扫描学习，比如在当天的剩余可发电时间内每5min进行一次全局扫描，进而得到多次扫描结果；其扫描结果的pv曲线，按照时间序列顺序将会得到如图1所示的情况。

根据其多次扫描结果，可以确定其mpp双峰变化规律信息并记录，该mpp双峰变化规律信息具体可以包括：各个扫描时刻及其对应扫描结果中的两个mpp，比如记为array[pmp1pmp2time]；其中，time是指每次全局扫描的扫描时刻，一般指其开始时刻；pmp1是对应扫描结果中电压较小时mpp的功率，pmp2是对应扫描结果中电压较大时mpp的功率。

s104、根据各组串的mpp双峰变化规律信息，确定相应dcdc变换器切换mpp电压的扫描时刻作为预设时刻，以使正常运行状态下相应dcdc变换器在其预设时刻前后两时间段内分别按照相应的mpp运行。

实际应用中，分别按照相应的mpp运行，具体可以是指以下任意一种发送的：

(1)分别对其对应组串进行至少一次全局扫描，并根据各全局扫描得到的mpp运行，并根据各全局扫描得到的mpp运行。

(2)分别直接按照其mpp双峰变化规律信息中对应时刻的mpp运行。

如图1所示，其在t1时刻之前，相应组串的最大功率在pmp1处；而在t1时刻之后，相应组串的最大功率在pmp2处；所以，该t1时刻前后，相应dcdc变换器应分别运行于不同的mpp。如果采用方式(1)，则在时刻t1前后，应该分别对其组串进行至少一次全局扫描，以使自身在t1时刻之前运行于当前情况下的最大功率pmp1，而在t1时刻之后运行于当前情况下的最大功率pmp2。如果采用方式(2)，则可以根据当前的时刻，直接按照其mpp双峰变化规律信息中对应时刻的mpp运行，无需进行全局扫描。

因此，在得到各dcdc变换器的mpp双峰变化规律信息array[pmp1pmp2time]之后，可以扫描其array数组中pmp2＞pmp1发生的时刻，记为预设时刻t1。也即，步骤s014可以包括对于每一mpp双峰变化规律信息分别执行的：按照时间序列顺序，依次判断各个扫描结果中，mpp电压较大时的mpp功率是否大于mpp电压较小时的mpp功率；对于首个判断结果为是的扫描结果，即可确定其所对应的扫描时刻为该预设时刻t1。

得到该预设时刻t1之后，即完成了一次短时的高频mpp全局扫描学习。该短时是指，区别于每一天的正常运行状态，只在执行本mpp扫描控制方法的当天进行多次全局扫描。而后，每一天的正常运行状态下，相应dcdc变换器在其预设时刻t1前后两时间段内，分别执行至少一次全局扫描，进而以定频次定时刻的方式进行全局扫描，确保其时刻运行在当前情况下的最大功率；实际应用中，优选相应dcdc变换器在其预设时刻t1前后两时间段内各自仅执行一次全局扫描，即可确保其时刻运行于mpp附近，能够以最少的全局扫描次数来提升发电量。或者，每一天的正常运行状态下，相应dcdc变换器在其预设时刻t1前后两时间段内，直接按照相应时刻的mpp运行，即可确保其时刻运行于mpp，而且无需进行全局扫描。可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

本实施例提供的光伏逆变器的mpp扫描控制方法，其通过mpp电压vmp与开路电压voc之间的关系，自动识别出双峰场景，以此为依据判断是否需要进行mpp全局扫描学习，实现了对于遮挡情况的自动识别，无需操作人员利用专业测量工具进行反复测量，提高了智能特性，还减少了人工错误操作。而且，通过短时的高频mpp全局扫描学习，识别出电池组件双峰随时间演变过程，以自动优化mpp电压的切换时刻，最终能够获得最优的全局扫描动作时刻与次数，达到发电量最大。

需要说明的是，上述过程中，各路dcdc变换器可以同时对各自的组串进行扫描，也可以分别进行扫描，也即同一时刻进行全局扫描的dcdc变换器数量大于等于1，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

另外，如图3所示，该mpp扫描控制方法，在执行步骤s101之前，还包括：

s100、分别判断各路dcdc变换器是否处于限功率状态。

对于不处于限功率状态的dcdc变换器，再执行步骤s101。而处于限功率状态的dcdc变换器，因全局扫描期间其功率不受控，所以应以其限功率状态为优先，并不进行上述短时的高频mpp全局扫描学习。

本实施例在上一实施例的基础之上，对该光伏逆变器的mpp扫描控制方法步骤s104中部分过程的方式(1)给出了具体示例，正常运行状态下，比如一天内辐照度满足dcdc运行条件的时间段内，相应dcdc变换器在其预设时刻前后两时间段内，分别对其对应组串进行至少一次全局扫描，如图4所示，具体包括：

s201、并网后，相应dcdc变换器对其对应组串进行第一次全局扫描，并运行于第一次扫描结果中的mpp。

清晨并网后，其时间序列较早，此时其mpp位于图1中的pmp1；通过一次全局扫描，能够使其运行于当前情况下的最大功率p1。

s202、在相应dcdc变换器的预设时刻到来之后，对其对应组串进行第二次全局扫描，并运行于第二次扫描结果中的mpp。

经过上述短时的高频mpp全局扫描学习之后，可以得知，预设时刻t1到来之后，相应dcdc变换器的mpp功率将会由图1中的pmp1切换为pmp2；因此，当预设时刻t1到来之后，不应再继续运行于p1，而是需要再执行一次全局扫描，以得到并使相应dcdc变换器运行于当前情况下的最大功率p2。

需要说明的是，实际应用中，随着季节的变换，比如地球的公转和自转会导致遮挡角度的变化，或者随着外部条件的变化，遮挡的具体情况会有所变化，其预设时刻t1也会随之变化；因此，优选的，在步骤s202之后，还包括：

s203、判断第二次扫描结果中的mpp功率是否大于第一次扫描结果中的mpp功率。

也即，判断是否满足p2＞p1，若判断结果为否，则执行步骤s204。

s204、再次控制其在预设时间内以预设频率对其对应组串进行多次全局扫描，对其预设时刻进行更新。

而若p2＞p1，则执行步骤s205。

s205、判断第二次扫描结果中的mpp功率与第一次扫描结果中的mpp功率之差是否大于预设差值。

也即，判断是否满足(p2-p1)>δp，则执行步骤s204。

图4所示的各个步骤可以反复执行，也就是说，正常运行状态下，也即每一天，不仅控制相应dcdc变换器根据上述学习所得到的预设时刻t1进行相应的全局扫描，而且还可以对其预设时刻t1进行适时的更新，使每天所采用的预设时刻t1都是适合当前实际情况的，以在任何时间空间情况下都能确保发电量。因此，上述实施例步骤s104部分过程中的方式(1)优于方式(2)，更利于应用。

本发明另一实施例还提供了一种光伏逆变器，如图5所示，包括：控制系统(图中未展示)、dcac变换器102和至少一个dcdc变换器101；其中：

dcac变换器102的直流侧，与各个dcdc变换器101的输出端共直流母线相连。

各个dcdc变换器101的输入端分别连接相应的组串，可以是至少一个并联连接的组串，各组串分别包括多个串联连接的光伏组件。上述实施例中所述的遮挡情况，可以是一部分光伏组件存在遮挡，也可以是某个或某几个光伏组件中的部分单体电芯存在遮挡，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

该控制系统用于执行如上述任一实施例所述的光伏逆变器的mpp扫描控制方法。该mpp扫描控制方法的具体过程及原理参见上述实施例即可，此处不再一一赘述。

根据系统架构的不同，该控制系统可以是一个集成控制器，此时dcac变换器102和dcdc变换器101均无内部控制器，两者均受控于该集成控制器。或者，该控制系统也可以包括dcac变换器102的内部控制器和各个dcdc变换器101的内部控制器，这些内部控制器均通信连接。

并且，当dcac变换器102和各个dcdc变换器101均配置有各自的内部控制器时，该mpp扫描控制方法可以由各个dcdc变换器101的内部控制器来执行，也即，各个dcdc变换器101的内部控制器分别用于对其相应组串进行全局扫描、遮挡判断以及信息汇总记录，以实现该mpp扫描控制方法。实际应用中，该mpp扫描控制方法也可以由各个dcdc变换器101的内部控制器及dcac变换器102的内部控制器来配合执行，也即，各个dcdc变换器101的内部控制器分别用于对其相应组串进行全局扫描，当其得到各自组串的mpp电压和开路电压之后，发送至dcac变换器102的内部控制器，然后由dcac变换器102的内部控制器执行步骤s102、s103、s104，即对全部组串进行遮挡判断和信息汇总记录，进而实现所述mpp扫描控制方法；并且，dcac变换器102的内部控制器得到各个预设时刻之后，可以直接发送给各个dcdc变换器101的内部控制器，使各个dcdc变换器101的内部控制器在之后每一天的正常运行状态下直接按照相应预设时刻控制dcdc变换器101切换mpp电压；也可以在各个预设时刻时通过通信触发相应dcdc变换器101的内部控制器进行mpp电压切换。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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。