[發明專利]一種基于功率差值變換的光伏組件老化檢測方法

在審

• 申請號: 201711477130.4
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN107994869A
• 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，特別涉及一種基于功率差值變換的光伏組件老化檢測方法。

背景技術

光伏組件的發電效率平均以每年0.8%的速度下降，同時光伏組件的老化可以直接造成光伏組件I-V 曲線的變化。光伏組件的老化大致可分為兩種情況。一種情況是由于光伏組件并聯電阻的減小所造成I-V 曲線在短路電流區域內發生的變化。另一種情況則是由光伏組件串聯電阻的增加所造成I-V 曲線在開路電壓區域內發生的變化。無論上述哪一種情況，都會導致光伏組件的最大功率點(MPP)下降，從而降低其發電效率。

目前光伏組件老化檢測的方法包括電致發光法、紫外光熒光法、紅外圖像分析法、以及I-V曲線測量法。電致發光的測試光線屬于近紅外光，整個測試需要在暗箱狀態下才能進行，因此此方法并不適用于光伏組件在戶外現場的測試。紫外光熒光法與電致發光相似，也需要在暗箱狀態下進行，因此也不適用于戶外測試。紅外圖像分析法可以在戶外使用。但是，由于此方法不僅檢測步驟較為繁瑣，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。

I-V 曲線測量法則是對光伏電池的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，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。但該方法在同一時間只能測量一塊光伏電池的I-V曲線，因此不能保證在測量其它光伏電池時，其相應的光照與溫度條件完全相同，因而進行比較時，可能存在較大的誤差。即使在測量一塊光伏電池的過程中，也不能保證在測量的過程中，其光照與溫度條件完全不會發生變化；尤其是溫度的變化，會對開路電壓造成較大的影響。

發明內容

本發明目的是：提供一種基于功率差值變換的光伏組件老化檢測方法，對已經投入使用的光伏組件進行老化及故障排查，具有成本低、體積小、準確度高、檢測速度快等優點。

本發明的技術方案是：

一種基于功率差值變換的光伏組件老化檢測方法，所述光伏組件包括若干依次串聯的光伏電池，光伏組件的總正負極輸出向負載供電，在每個光伏電池上分別并聯一個DC-DC變流器，所有DC-DC變流器的高電平輸出端與光伏組件正極共接，所有DC-DC變流器的低電平輸出端與光伏組件負極共接，根據各DC-DC變流器輸入側電流的方向及大小，來判斷光伏電池是否出現老化以及老化的程度。

優選的，所述根據各DC-DC變流器輸入側電流的方向及大小，來判斷光伏電池是否出現老化以及老化的程度的方法包括：

S1、所述若干光伏電池在相同光照、溫度的條件下工；

S2、未發生老化或老化程度較低的光伏電池，將自身電能提取出一部分注入進DC-DC變流器，對應的DC-DC變流器輸入側電流方向為正；

S3、老化較為嚴重的光伏電池通過DC-DC變流器吸收電能，對應的DC-DC變流器輸入側電流方向為負；

S4、再通過比較各DC-DC變流器輸入側電流的大小，進一步確定電池老化的具體程度。

優選的，步驟S4中：

DC-DC變流器輸入側電流方向為正時，電流越大，老化程度越低；電流越小，老化程度越高；

DC-DC變流器輸入側電流方向為負時，電流越大，老化程度越高；電流越小，老化程度越低。

優選的，所述DC-DC變流器包括一個變壓器，所述變壓器原邊和副邊分別并聯一個電容C1、C2，變壓器原邊和副邊上還分別串聯一個可控開關Q1、Q2。

優選的，所述變壓器原邊與副邊線圈匝數相同，所述電容C1、C2的電容值相同，所述可控開關Q1、Q2占空比互補。

優選的，所述可控開關Q1、Q2占空比固定為0.5。

本發明的優點是：

1．本發明所提出的基于功率差值變換的光伏組件老化檢測方法，設計一種新型拓撲結構，即功率差值變換（Differential Power Processing，DPP)結構，對已經投入使用的光伏組件進行老化及故障排查。相較于傳統的檢測裝置和檢測方法，本方案所具有成本低、體積小、準確度高、檢測速度快等優點。若該方案能切實有效地實現，則可以廣泛應用于工業界，從而大幅降低光伏組件老化及故障排查的難度和成本，推動光伏產業的發展。

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為光伏電池-總線模式的DPP結構原理圖；

圖2為光伏電池-光伏電池模式的DPP結構原理圖；