一種光伏組件故障診斷方法及裝置制造方法及圖紙

本申請公開了一種光伏組件故障診斷方法及裝置，實現了準確判斷光伏組件是否存在電流失配故障。光伏組件由n個結構相同的光伏子串串聯構成，n≥2，每個光伏子串兩端反并聯一個旁路二極管。該方法包括：獲取光伏組件的I?V曲線；判斷該曲線上電壓區間(U

【技術實現步驟摘要】
一種光伏組件故障診斷方法及裝置
本專利技術涉及光伏發電
，更具體地說，涉及一種光伏組件故障診斷方法及裝置。
技術介紹
由于光伏組件安裝在室外，持續暴露在惡劣的環境條件下，各種故障問題日益凸顯。當光伏組件出現電流失配故障時，會導致光伏組件的輸出電流降低，I-V曲線出現臺階，這嚴重影響了光伏組件的輸出功率，并對光伏組件MPPT(MaximumPowerPointTracking，最大功率點跟蹤)算法帶來干擾，甚至可能會引發火災、漏電等安全事故。因此，有必要對光伏組件進行電流失配故障診斷。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術提供一種光伏組件故障診斷方法及裝置，以實現準確判斷光伏組件是否存在電流失配故障。一種光伏組件故障診斷方法，本光伏組件由n個結構相同的光伏子串串聯構成，n≥2，每個光伏子串又由一個或多個光伏電池串聯構成，每個光伏子串的兩端反并聯一個旁路二極管，所述方法包括：獲取光伏組件的I-V曲線；判斷所述I-V曲線上電壓區間(Ut，Us)內的各點與一直線的相對位置，所述直線是由所述I-V曲線上的P1、P2點確定的直線；若各點均在所述直線上方，判定本光伏組件無電流失配故障，否則，判定本光伏組件存在電流失配故障；其中，P1點坐標為(Us,Is)，VOC為本光伏組件的開路電壓；P2點坐標為(Ut,It)；P2點是以P1為起點，沿電壓減小的方向找到的所述I-V曲線上首個滿足ISC-It≤ε的點，ε為一閾值，ISC為本光伏組件的短路電流?？蛇x的，將所述I-V曲線上電壓區間(Ut，Us)內的任一點Pi的坐標定義為(Ui，Ii)，判斷Pi點與所述直線的相對位置，具體包括：計算所述直線的表達式為：b＝-kUt+ItI＝kU+bI、U分別為光伏組件的輸出電流和電壓；若kUi+b≤Ii，判定Pi點在所述直線上方；若kUi+b＞Ii，判定Pi點在所述直線下方。可選的，所述判定本光伏組件存在電流失配故障后，還包括：判斷所述I-V曲線上出現的臺階的類型；若臺階是斜率小于陰影診斷閾值的直線段，判定本光伏組件被陰影遮擋；若臺階是斜率不小于所述陰影診斷閾值的直線段，判定本光伏組件出現熱斑；若臺階呈現凸函數特性，判定本光伏組件表面玻璃碎裂。可選的，所述判斷所述I-V曲線上出現的臺階的類型，包括：計算P1和P3點確定的直線的斜率絕對值K1，P3和P4點確定的直線的斜率絕對值K2，以及K2與K1的比值ΔK；其中，P3和P4是以P1為起點，沿電壓增大的方向在所述I-V曲線的臺階上依次選取的兩點；若K1≤陰影診斷閾值K1_Th，說明本光伏組件發生電流失配故障的原因為陰影遮擋；若K1＞陰影診斷閾值K1_Th并且ΔK≤玻璃碎裂診斷閾值ΔK_Th，說明本光伏組件發生電流失配故障的原因為熱斑；若K1＞陰影診斷閾值K1_Th并且ΔK＞玻璃碎裂診斷閾值ΔK_Th，說明本光伏組件發生電流失配故障的原因為玻璃碎裂?？蛇x的，所述ε＝0.1?？蛇x的，通過具備I-V掃描功能的優化器或具備I-V掃描功能的微型逆變器來獲取光伏組件的I-V曲線。一種光伏組件故障診斷裝置，本光伏組件由n個結構相同的光伏子串串聯構成，n≥2，每個光伏子串又由一個或多個光伏電池串聯構成，每個光伏子串的兩端反并聯一個旁路二極管，所述裝置包括處理器和存儲器，存儲在存儲器中的程序單元包括獲取單元和診斷單元，由處理器執行存儲在存儲器中的上述程序單元來實現相應的功能；所述獲取單元，用于獲取光伏組件的I-V曲線；所述診斷單元，用于判斷所述I-V曲線上電壓區間(Ut，Us)內的各點與一直線的相對位置，所述直線是由所述I-V曲線上的P1、P2點確定的直線；若各點均在所述直線上方，判定本光伏組件無電流失配故障，否則，判定本光伏組件存在電流失配故障；其中，P1點坐標為(Us,Is)，VOC為本光伏組件的開路電壓；P2點坐標為(Ut,It)；P2點是以P1為起點，沿電壓減小的方向找到的所述I-V曲線上首個滿足ISC-It≤ε的點，ε為一閾值，ISC為本光伏組件的短路電流?？蛇x的，所述診斷單元具體用于將所述I-V曲線上電壓區間(Ut，Us)內的任一點Pi的坐標定義為(Ui，Ii)，然后判斷Pi點與所述直線的相對位置，包括：計算所述直線的表達式為：b＝-kUt+ItI＝kU+bI、U分別為光伏組件的輸出電流和電壓；若kUi+b≤Ii，判定Pi點在所述直線上方；若kUi+b＞Ii，判定Pi點在所述直線下方。可選的，所述診斷單元在判定本光伏組件存在電流失配故障后，還用于判斷所述I-V曲線上出現的臺階的類型；若臺階是斜率小于陰影診斷閾值的直線段，判定本光伏組件被陰影遮擋；若臺階是斜率不小于所述陰影診斷閾值的直線段，判定本光伏組件出現熱斑；若臺階呈現凸函數特性，判定本光伏組件表面玻璃碎裂。可選的，所述診斷單元在判斷所述I-V曲線上出現的臺階的類型時，具體為：計算P1和P3點確定的直線的斜率絕對值K1，P3和P4點確定的直線的斜率絕對值K2，以及K2與K1的比值ΔK；其中，P3和P4是以P1為起點，沿電壓增大的方向在所述I-V曲線的臺階上依次選取的兩點；若K1≤陰影診斷閾值K1_Th，說明本光伏組件發生電流失配故障的原因為陰影遮擋；若K1＞陰影診斷閾值K1_Th并且ΔK≤玻璃碎裂診斷閾值ΔK_Th，說明本光伏組件發生電流失配故障的原因為熱斑；若K1＞陰影診斷閾值K1_Th并且ΔK＞玻璃碎裂診斷閾值ΔK_Th，說明本光伏組件發生電流失配故障的原因為玻璃碎裂。從上述的技術方案可以看出，當光伏組件存在電流失配故障時，由于內部光伏子串輸出電流的不一致導致個別旁路二極管導通，光伏組件的I-V曲線會出現臺階，而不再是整體呈現凸函數特征，那么P1和P2兩點確定的直線必然會穿過電壓區間(Ut，Us)內的光伏組件I-V曲線，而光伏組件的I-V曲線整體呈現凸函數特征時電壓區間(Ut，Us)內的光伏組件I-V曲線必然在P1和P2兩點構成的直線上方，基于此區別，可以判斷光伏組件是否存在電流失配故障。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術實施例公開的一種光伏組件故障診斷方法流程圖；圖2為現有技術公開的一種n＝3時的光伏組件內部結構示意圖；圖3為理想狀況下，圖2所示光伏組件內一個光伏電池的I-V曲線、一個光伏子串的I-V曲線、兩個光伏子串疊加后的I-V曲線以及本光伏組件的I-V曲線示意圖；圖4為當圖2所示光伏組件發生電流失配故障時，本光伏組件的I-V曲線以及本光伏組件內各光伏子串的I-V曲線示意圖；本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種光伏組件故障診斷方法，本光伏組件由n個結構相同的光伏子串串聯構成，n≥2，每個光伏子串又由一個或多個光伏電池串聯構成，每個光伏子串的兩端反并聯一個旁路二極管，其特征在于，所述方法包括：/n獲取光伏組件的I-V曲線；/n判斷所述I-V曲線上電壓區間(U

【技術特征摘要】
1.一種光伏組件故障診斷方法，本光伏組件由n個結構相同的光伏子串串聯構成，n≥2，每個光伏子串又由一個或多個光伏電池串聯構成，每個光伏子串的兩端反并聯一個旁路二極管，其特征在于，所述方法包括：
獲取光伏組件的I-V曲線；
判斷所述I-V曲線上電壓區間(Ut，Us)內的各點與一直線的相對位置，所述直線是由所述I-V曲線上的P1、P2點確定的直線；若各點均在所述直線上方，判定本光伏組件無電流失配故障，否則，判定本光伏組件存在電流失配故障；
其中，P1點坐標為(Us,Is)，VOC為本光伏組件的開路電壓；P2點坐標為(Ut,It)；P2點是以P1為起點，沿電壓減小的方向找到的所述I-V曲線上首個滿足ISC-It≤ε的點，ε為一閾值，ISC為本光伏組件的短路電流。


2.根據權利要求1所述的光伏組件故障診斷方法，其特征在于，將所述I-V曲線上電壓區間(Ut，Us)內的任一點Pi的坐標定義為(Ui，Ii)，判斷Pi點與所述直線的相對位置，具體包括：
計算所述直線的表達式為：



b＝-kUt+It
I＝kU+b
I、U分別為光伏組件的輸出電流和電壓；
若kUi+b≤Ii，判定Pi點在所述直線上方；若kUi+b＞Ii，判定Pi點在所述直線下方。


3.根據權利要求1或2所述的光伏組件故障診斷方法，其特征在于，所述判定本光伏組件存在電流失配故障后，還包括：
判斷所述I-V曲線上出現的臺階的類型；若臺階是斜率小于陰影診斷閾值的直線段，判定本光伏組件被陰影遮擋；若臺階是斜率不小于所述陰影診斷閾值的直線段，判定本光伏組件出現熱斑；若臺階呈現凸函數特性，判定本光伏組件表面玻璃碎裂。


4.根據權利要求3所述的光伏組件故障診斷方法，其特征在于，所述判斷所述I-V曲線上出現的臺階的類型，包括：
計算P1和P3點確定的直線的斜率絕對值K1，P3和P4點確定的直線的斜率絕對值K2，以及K2與K1的比值ΔK；其中，P3和P4是以P1為起點，沿電壓增大的方向在所述I-V曲線的臺階上依次選取的兩點；
若K1≤陰影診斷閾值K1_Th，說明本光伏組件發生電流失配故障的原因為陰影遮擋；
若K1＞陰影診斷閾值K1_Th并且ΔK≤玻璃碎裂診斷閾值ΔK_Th，說明本光伏組件發生電流失配故障的原因為熱斑；
若K1＞陰影診斷閾值K1_Th并且ΔK＞玻璃碎裂診斷閾值ΔK_Th，說明本光伏組件發生電流失配故障的原因為玻璃碎裂。


5.根據權利要求1所述的光伏組件故障診斷方法，其特征在于，所述ε＝0.1。


6.根據權利要求1所述的光伏組件故障診斷方法，其特征在于，通過具備I-V掃描功能的優化器或具備I-V掃描功能的微型逆變器...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬銘遙，張志祥，云平，徐君，
申請(專利權)人：陽光電源股份有限公司，合肥工業大學，
類型：發明
國別省市：安徽;34