1.一种具有最大功率的光伏电站故障检测装置,利用复杂的伏安特性方程、二分法等实现,其特征在于:所述具有最大功率的光伏电站故障检测系统包括:光伏阵列、采样模块、CPU模块、PWM驱动模块、Boost升压模块、输出模块、以及负载/逆变器模块;所述采样模块的输入端与所述光伏阵列输出端连接,所述采样模块的输出端与所述CPU模块输入端连接,所述CPU模块输出端与所述PWM驱动模块输入端以及所述输出模块输入端连接,所述PWM驱动模块输出端与所述Boost升压模块输入端连接,所述Boost升压模块输出端与所述负载/逆变器模块输入端连接;
所述采样模块包括电压采样模块和电流采样模块,电压采样模块和电流采样模块分别与所述光伏阵列输出端连接,用于实时采集光伏阵列的输出电压和输出电流,并发送给CPU模块;
所述Boost升压模块包括MOSFET开关管,所述MOSFET开关管的输入端与所述PWM驱动模块的输出端连接;
该方法采用复杂的非线性伏安特性方程、电池板在标准状态下的参数值、两次采集电压和电流值,结合二分法进行数值计算,从而得出当前的短路电流、开路电压、温度以及最大功率点的电压和电流值;通过计算出的串联电阻、温度、短路电流、开路电压以及最大功率点的电压值,判断是否出现故障以及故障类型;具体包括如下步骤:步骤1:计算不变参数Rs、k0
(1)根据包括串联电阻Rs的伏安特性曲线方程:
式中:U为电池板电压值,I为电池板电流值,T是电池板的绝对温度,Iph为光生电流,Rs为串联电阻;
(2)电池板的系统标定值:在标准日照和温度的条件下,最大输出功率Pmax0、最大工作电压Upm0、最大工作电流Ipm0、开路电压Uoc0、短路电流Isc0的值;
(3)根据在最大功率点处, 令Ipv=Iph+I0, 则:
其中参数 T0为标准状态下的温度值;
(4)在标准状态下,将电池板参数值代入到上述的伏安曲线方程中,令:联立公式(2),推导出只有一个未知数Ipv的一维方程:
(5)上述方程中只有一个未知数Ipv=Iph+I0,根据Iph和I0的取值范围,确定出Ipv的最大值和最小值,采用二分法求解此方程,可以得出Ipv的值;
(6)令 则可以求出:
(7)则可以求出:
步骤2:计算当前短路电流Isc、开路电压Uoc和温度值
(1)根据所述采样模块检测当前的电流和电压值,得出电压值u1,电流值i1;改变所述PWM驱动模块占空比的值,根据所述采样模块再次检测电流和电压值,得出电压值u2,电流值i2;上述检测过程需要在极短的时间内完成,将得出的电流和电压值送入所述CPU模块;
(2)代入到上述的伏安曲线方程(1)中,推导出只有一个未知数Isc的一维方程,采用二分法求解出Isc的值,从而得出当前温度T以及开路电压Uoc的值;
步骤3:计算最大功率点电压值Upm和电流值Ipm
(1)可以推导出只有一个未知数Ipm的一维方程:
(2)根据Isc/2
步骤4:将计算得出的最大功率点电压值Upm转换成相应占空比的值,赋值给所述PWM驱动模块;
步骤5:对光伏电站进行故障检测
(1)通过当前的电流和电压值,上述计算出的串联电阻Rs、温度T、开路电压Uoc、短路电流Isc、最大功率点的电压upm以及电流Ipm值,判断是否出现故障以及故障类型;检测的故障类型包括:开路、短路、虚阴影遮挡、实阴影遮挡、老化、隐裂或碎片、光伏热斑;
(2)在系统正常情况下,采用步骤1、步骤2、步骤3计算出串联电阻Rs、温度T、最大功率点电压、最大功率点电流参数值,以及当前的电压U和电流I值,做为用于检测的标准值;
(3)在当前状况下,采用步骤1、步骤2、步骤3计算出串联电阻Rs、温度T、最大功率点电压、最大功率点电流参数值,以及当前的电压U和电流I值,做为待检测值;
(4)比较待检测值与标准值的误差,超出指定阈值时,认为系统出现异常;
步骤6:将上述所述CPU模块的检测结果送入所述输出模块,用于显示光伏电站故障诊断结果。