[發明專利]一種基于直流功率變換的光伏組件老化檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 201711473047.X
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN107994868A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 李星碩;文輝清
• 申請（專利權）人: 西交利物浦大學
• 主分類號: H02S50/10
• 分類號: H02S50/10
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 范晴

技術領域

本發明涉及光伏領域，特別涉及一種基于直流功率變換的光伏組件老化檢測裝置及方法。

背景技術

光伏發電系統的使用周期一般為25年。但是，由于光伏組件不可避免地會發生老化現象，因此發電效率也不可避免地會受到影響。例如，由于受到光伏組件老化所造成的影響，其發電效率平均以每年0.8％的速度下降，同時引起光伏組件I-V曲線變化。具體的說，相較于未發生老化的I-V、P-V曲線，不均勻老化的曲線會發生一定程度的偏斜。當不均勻老化較為嚴重時，由于各個光伏組件之間不能相互匹配，即使所有光伏組件受到的光照強度、溫度完全一樣，其整體的I-V、P-V曲線甚至還會出現多峰現象。一方面，由于光伏組件之間的失配，每個光伏組件均無法工作在其自身最大功率點處，從而造成發電量的大幅下降。另一方面，光伏組件之間的失配還會進一步加劇不均勻老化，形成惡性循環。

傳統光伏組件老化檢測的方法包括電致發光法、紫外光熒光法及紅外圖像分析法等，這些方法存在著檢測步驟繁瑣、檢測速度慢、適用性差及不能室外檢測等缺陷。而且所得結果不夠直觀、不夠數據化，對使用者有較高的技術要求，因此工業應用并不廣泛。

發明內容

本發明目的是：提供一種基于直流功率變換的光伏組件老化檢測裝置及方法，步步驟簡單，且結構直觀。

本發明的技術方案是：

一種基于直流功率變換的光伏組件老化檢測裝置，其特征在于，包括：

DC-DC變流器，所述DC-DC變流器兩個輸入端分別與光伏組件正負極連接，兩個輸出端連接負載；

控制器，所述控制器連接DC-DC變流器，控制其占空比d，進而調節光伏組件的工作點在I-V曲線的位置；

電流電壓采集裝置，分別采集DC-DC變流器輸入輸出電流電壓，并將采集數據發送到控制器。

優選的，所述DC-DC變流器的兩個輸入端之間還連接有濾波電容Cin。

一種基于直流功率變換的光伏組件老化檢測方法，包括：

S1、對光伏電池的電流電壓進行直接測量，通過測量所得到數據進行曲線擬合，得到其相對應的I-V曲線；

S2、依次求得光伏電池相應的開路電壓Voc、短路電流Isc、最大功率點電壓及電流Vmpp、Impp；

S3、最后通過與其理論數值及理論曲線進行比較，判斷所測量的光伏電池是否發生老化以及老化程度。

優選的，所述光伏組件老化檢測的過程中，在光伏電池于負載之間級聯一個DC-DC變流器，通過調節DC-DC變流器占空比d的大小，調節工作點在I-V曲線的位置，從而得到相對應的電壓電流值，假設M(d)為電壓轉換比，故DC-DC輸入輸出電壓可以寫為

然后，假設η為DC-DC的轉換效率，則有

將式(1)代入(2)，則有

其中Rin和Rout為輸入輸出電阻，在光伏系統中，Rpv＝Rin且Rload＝Rout，因此式(3)寫為

其中Rpv指光伏電池等效負載，Rload指連接在DC-DC后的負載電阻。

本發明的優點是：

與現有技術相比較，本發明基于直流功率變換的光伏組件老化檢測裝置及方法，不僅控制方法簡單明了，且結構成本較低、體積較小，同時工作范圍較廣，可適用于大中小型功率的應用。

附圖說明

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述：

圖1是DC-DC變流器法檢測光伏組件老化方法工作原理框圖；

圖2是DC-DC變流器法檢測光伏組件老化方法簡化圖；

圖3是DC-DC變流器光伏老化檢測方法工作點運行圖。

具體實施方式

本發明采用DC-DC變流器來快速檢測光伏組件老化，基本原理是對光伏電池的I-V曲線進行直接測量，通過測量所得到數據進行曲線擬合，可以大致得到其相對應的I-V曲線。然后，可依次求得其相應的開路電壓Voc、短路電流Isc、最大功率點電壓及電流Vmpp及Impp。最后通過與其理論數值及理論曲線進行比較，則可準確地判斷所測量的光伏電池是否發生老化以及老化程度。

如圖1和2所示，本發明的基于直流功率變換的光伏組件老化檢測裝置，包括：

DC-DC變流器，所述DC-DC變流器兩個輸入端分別與光伏組件正負極連接，兩個輸出端連接負載，所述DC-DC變流器的兩個輸入端之間還連接有濾波電容Cin；