[发明专利]光伏组件热斑在线检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，特别是涉及一种光伏组件热斑在线检测方法。

背景技术

在光伏发电系统中，由于受自然条件、环境污染等因素的影响，部分发电组件即光伏组件表面受到遮挡，被遮挡的组件在串联回路中由发电源转变为负载，吸收其余正常工作的光伏组件所产生的电能。吸收的电能在被遮挡的组件上以热能的形式耗散掉，从而在光伏发电系统中形成局部热源，这一现象通常被称为热斑，同时这也是产生热斑现象最为主要的原因。热斑现象会降低光伏组件的输出功率，并加速组件的老化与衰退，从而导致光伏发电系统所发出的功率逐渐衰减。为避免正常工作的光伏组件所产生的能量被受遮挡的组件所消耗，目前被广泛采用的被动式防护方法是在串联支路的正负极间并联二极管，在热斑发生时提供另一条电流通路，并称之为旁路二极管。然而旁路二极管只能在热斑故障发生以后减弱热斑效应的带来的局部发热的影响，无法完全杜绝热斑效应的影响，并且不能主动检测并预防热斑效应产生。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光伏组件热斑在线检测方法，利用现有的光伏组件接线盒，集成热斑检测功能，形成光伏组件综合控制装置。综合控制装置通过分析光伏组件参数的幅频特征，获得光伏电池板的寄生参数状态，并利用热斑故障与光伏电池板寄生参数的对应关系，对可能产生的热斑现象进行预判，并给出预警。

为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种光伏组件热斑在线检测方法，其特征在于：在光伏组件的输出端设置MPPT控制电路和阻抗在线检测装置，通过MPPT控制电路调节光伏组件的输出电压，通过阻抗在线检测装置检测光伏组件的阻抗特性，得出光伏组件的阻抗伯德图，达到判断出光伏组件热斑发生情况的目的，所述阻抗在线检测装置包括电流/电压控制器、电路拓扑模块、模拟数字转换模块、滤波模块和阻抗在线检测模块，所述光伏组件热斑在线检测装置的检测方法包括如下检测步骤：

步骤(1)、所述MPPT控制电路调节光伏组件的输出电压，使光伏组件工作在最大功率点，电路拓扑模块提供光伏组件的等效电路模型；

步骤(2)、所述模拟数字转换器处理光伏组件的输出电流和输出电压，模拟数字转换器采用α-β静止坐标系统、d-q动态坐标系进行电压信号模数转换和电流信号模数转换；

步骤(3)、通过电流/电压控制器向电路拓扑模块注入交流电流纹波，交流电流纹波的电压和电流值由阻抗在线检测模块计算得出；

步骤(4)、根据电路拓扑模块中注入交流电流纹波产生的响应，由阻抗在线检测模块计算出光伏组件的阻抗幅值和相位，得到光伏组件的阻抗伯德图，判断光伏组件的热斑效应发生情况。

作为优选，所述步骤(4)中的光伏组件的等效电路阻抗的计算公式为：

其中，Z为阻抗、ω为频率、R_s为串联电阻、L_s为串联电感、R_p为等效并联电阻、C_p为等效并联电容。

作为优选，所述光伏组件的外部还设有通讯模块和附加功能模块，通讯模块用于实现与后台监控主机之间的通讯，MPPT控制电路和阻抗在线检测装置均连接通讯模块，所述光伏组件热斑在线检测装置的检测方法还包括步骤(5)：所述MPPT控制电路和阻抗在线检测装置通过通讯模块与后台监控主机进行数据通讯。

作为优选，所述MPPT控制电路和阻抗在线检测装置设置在光伏组件的接线盒中。

本发明将阻抗在线检测功能整合进光伏组件接线盒中，不用考虑电池光电转换的物理过程，通过观察光伏组件的输出参数变化，对光伏组件的阻抗特性进行在线监测。本发明中的阻抗提取办法基于阻抗的幅频特性以及相频特性，通过注入交流纹波电流，提取出响应，计算其结果，得到阻抗幅值和相位，分析光伏组件的交流参数特征，对可能产生的热斑效应进行预判，并给出主动的预警。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下技术效果：本发明通过采用集成于现有光伏组件接线盒中具有热斑检测功能的光伏组件综合控制装置，分析光伏组件的交流参数特征，对可能产生的热斑效应进行预判，并给出主动的预警。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是光伏电池等效电路模型；

图3是交流小信号等效电路模型；

图4是交流阻抗特性图。

具体实施方式