具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种光伏I-V曲线测试系统，通过在逆变器处于离网状态时，将逆变器调整至电压源模式，并接入可调负载，然后调节逆变器的工作电压，使其在0至额定电压变动，然后获取逆变电压在0至额定电压变动时，各光伏组串的电压和电流，以此得到全电压下的光伏I-V曲线，根据该光伏I-V曲线可准确的判断光伏组件是否存在故障或电流失配等问题。通过该测试系统，可对光伏组件的工作状态进行精准的监控，并进行精细化的管理。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种光伏I-V曲线测试系统，该光伏I-V曲线测试系统包括：光伏组件，由多个光伏组串组成；汇流装置，与光伏组件连接，用于对多个光伏组串进行汇流；逆变器，与汇流装置连接；可调负载，设于逆变器内，用于逆变器处于离网状态时接入逆变器；检测单元，设于汇流装置内，与各光伏组串连接，用于检测各光伏组串的电流和电压；控制单元，控制单元与汇流装置、逆变器、可调负载及检测单元连接，所述控制单元用于在测试时向所述逆变器及所述可调负载发送控制信号；用于接收所述逆变器的逆变电压调整范围内所述检测单元的数据，并根据所述检测单元的数据得到全电压范围内的光伏I-V曲线；所述可调负载用于根据所述控制信号接入所述逆变器；所述逆变器用于根据控制信号，控制逆变器处于离网状态，并将所述逆变器调整至电压源模式；调节所述逆变器的逆变电压，使所述逆变电压在0至额定电压范围内变动。

在本实施例中，检测单元为电流传感器和电压传感器，与各光伏组串连接，用于测量各光伏组串的电压和电流。其中，该测试系统包括多个汇流装置；多个光伏组串在一个汇流装置进行汇流，每个逆变器对应多个汇流装置。

在光伏发电过程中，逆变器在光伏组件的电压达到逆变器的最低启动电压时，逆变器才处于并网状态，因此，在并网状态时，是检测不到光伏组件的全电压光伏I-V曲线的。本发明实施例的光伏I-V曲线测试系统在测试时，控制逆变器处于离网状态，此时将逆变器由电流源模式调整为电压源模式。

具体地，在逆变器处于离网状态时，获取光伏组件的开口电压，此时逆变器没有接入可调负载，此时的开口电压是光伏组件的最大电压。根据获取的光伏组件的开口电压调节可调负载，使其与开口电压适配，后接入逆变器，以确保逆变器逆变电压的调整范围在0至额定电压范围内变动。

进一步地，该测试系统还包括与逆变器连接的变压器T1，变压器T1的低压侧与逆变器连接。

在本实施例中，逆变器内部设有与变压器T1的低压侧连接的第一开关Q1，用于在测量光伏I-V曲线时断开，以使逆变器处于离网状态。并在测试完成后，闭合第一开关Q1，使逆变器处于并网状态。

进一步地，可调负载与逆变器之间设有第二开关Q2，用于在逆变器处于离网状态时闭合。

在本实施例中，在测试光伏I-V曲线时，第二开关Q2闭合，将可调负载接入逆变器。在接入逆变器之前，需要确定接入的负载。根据光伏组件的开口电压调节接入逆变器的可调负载。

具体地，可调负载为可调电子负载，逆变器离网时，第二开关Q2闭合，此时得到光伏组件的开口电压，此时的开口电压为光伏组件的最大开口电压。控制单元根据得到最大开口电压，计算得到最佳负载。可调电子负载包括第一控制模块，该第一控制模块接收控制单元的控制信号，第一控制模块根据控制信号将可调电子负载调整至最佳负载位置，然后闭合第二开关Q2，将调整的最佳负载接入逆变器。上述最佳负载以确保逆变器的逆变电压可以调整至0伏，如果负载小于计算得到的最佳负载，则逆变电压的调整范围就达不到0。从而影响逆变器逆变电压的调整范围，进一步影响光伏组件的开口电压的范围，从而不能得到全电压范围内的光伏I-V曲线。

进一步地，该测试系统还包括与变压器T1连接的电网，变压器T1的高压侧与电网连接，电网与控制单元连接。

在本实施例中，电网端的第二控制模块与控制单元连接，第二控制模块获取控制单元得到的光伏I-V曲线，并根据光伏I-V曲线监测光伏组件的运行状态，进一步判断光伏组件是否存在异常或是否存在电流失配情况。

在另一实施例中，控制单元可以设置在电网端，检测单元与电网端连接，以将检测数据传输给位于电网端的控制单元。具体地，控制单元可以设于电网端，汇流装置与逆变器均与电网端连接，通过电网端的控制单元发送测试信号，此时控制第一开关Q1断开，同时闭合第二开关Q2，控制逆变器调节逆变电压，使其在0至额定电压范围变化，以此获取在全电压范围内的光伏I-V曲线。

可以理解的是，在其他实施例中，控制单元可设置在逆变器端，检测单元直接将检测数据传输给逆变器。

进一步地，逆变器包括逆变桥、控制逻辑和滤波电路，控制逻辑包括控制器，控制器连接控制单元，用于控制逆变器调节逆变电压。

在本实施例中，控制单元可以集成在逆变器的控制器上，并在离网状态下，将逆变器调整为电压源模式，调节可调负载，并使其接入逆变器；控制逆变器调节逆变电压，使逆变电压在0至额定电压范围变动；接收逆变电压调整范围内检测单元的数据，并根据检测单元的数据得到全电压范围内的光伏I-V曲线。

进一步地，控制单元与检测单元通过RS485通讯接口，或者通过光纤连接。

在本实施例中，控制单元与检测单元通过位于汇流装置和逆变器上的 RS485通讯接口连接。在其他实施例中，还可以通过光纤连接，本实施例不做具体限定。

参照图2，在本实施例中，逆变电压的额定电压为U₀，可调负载的最大功率为P₀，光伏组串的开口电压为V_CS。逆变电压在变化过程中，逆变电压的最低值为0.01％U₀，无限接近0，可认定逆变电压调节范围的最低值为0，此时的光伏组串电流达到最大值为I_CS。逆变电压的调节范围可认定为0至U₀，具体调节比例可根据需要设定。例如按照1％的比例以此递增，直至达到U₀。又或者按照0.01％的趋势递增，直至达到U₀。按照调节电压的变化速率进行测试，依次得到各光伏组串的电压和电流。

具体地，在逆变电压由低到高调节过程中，初始最低值按照0.01％U₀，使其无线接近0，而此时光伏组串的电流为最大I_CS。在负载固定的情况下，负载电流随逆变电压的增大而减小。在太阳光辐照度稳定的情况下，光伏组串的电压会随着逆变器逆变电压的增大而增大，而光伏组串的电流会逐渐减小。当逆变电压上升至额定电压U₀，而光伏组串的工作电压也达到最大的开口电压V_CS，此时全电压范围的I-V曲线点测试完毕。

可以理解的，在本实施例中，逆变电压的变化趋势可以由最高值向最低值调整。在逆变电压由高到低调节过程中，最高值为U₀，此时光伏组串的开口电压为最大V_CS，此时光伏组串的电流为0。在负载固定的情况下，负载电流随逆变电压的减小而增大。在太阳光辐照度稳定的情况下，光伏组串的电压会随着逆变器逆变电压的减小而减小，而光伏组串的电流会逐渐增大。当逆变电压降低至0.01％U₀时，逆变电压无限接近0，此时光伏组串的电流达到最大值为I_CS，此时全电压范围的I-V曲线点测试完毕。此时测试点对应的电压和电流关系如图2所示。

参照图3及图4，在本实施例中，依据图2的对应关系图，即可绘出光伏 I-V曲线的示意图。每个光伏组串对应的光伏I-V曲线如图3所示。也可以得出多个光伏组串的光伏I-V曲线，如图4所示。

参照图4，在实际运用过程中，光伏I-V曲线受开口电压、辐照度、温度、积臣或者实际内部损坏等情况的影响。例如图4中的a和b曲线为正常运行状态下的曲线，只有一个膝盖弯。而曲线c有多个膝盖弯，则说明c为异常曲线。以此说明c对应的光伏组串出现异常。

一般情况下光伏组件的开口电压和短路电流出现微弱偏差是受辐照度和温度等因素的影响，但是过低的开口电压和短路电流如d曲线或者出现多个膝盖弯的c曲线则判定位是光伏组件出现问题。因此可通过对光伏I-V曲线的分析，可诊断光伏组串出现异常及出现异常的原因。

进一步地，逆变器包括但不限于集中式逆变器、集散式逆变器及组串式逆变器。本实施例的光伏I-V曲线测试系统，可适用于各种类型的逆变器，均可测试各种逆变类型的光伏I-V曲线。

进一步地，光伏组件的电压包括多种电压等级的光伏系统，例如：适用于 1000V、1500V、2000V、3000V及更高电压等级的光伏系统。

本实施例的光伏I-V测试系统，适用于大中小电压等级的光伏组件，可测试各种电压等级的光伏组件的光伏I-V曲线，因此，可对各种电压等级光伏组件的运行状态进行监控，并进行精细化管理。

本实施例的光伏I-V曲线测试系统，通过在测试时控制逆变器处于离网状态下，将逆变器调整为电压源模式，并接入可调负载，然后调节逆变器的工作电压，使其在0至额定电压范围变动，然后获取逆变电压在0至额定电压变动时，各光伏组串的电压和电流，以此得到全电压下的光伏I-V曲线，根据该光伏曲线可准确的判断光伏组件是否存在故障或电流失配等问题。相对于现有的光伏I-V曲线，本实施例的光伏I-V测试系统可测试全电压范围内的光伏I-V 曲线，因此可对光伏组件的运行状态进行精准的监控，并进行精细化的管理。

实施例二

本实施例提供一种光伏I-V曲线的测试方法，该测试方法包括以下步骤：

控制逆变器处于离网状态，将逆变器调整至电压源模式，并将可调负载接入逆变器；

调节逆变器工作电压，使其在0至额定电压范围变化；

获取逆变器工作电压在0至额定电压范围变化时，各光伏组串的电压和电流；

依据各光伏组串的电压和电流得到光伏I-V曲线。

在本实施例中，控制单元接收到测试信号后，断开逆变器和变压器T1之间的第一开关Q1，控制逆变器处于离网状态，将逆变器由电流源模式调整为电压源模式。然后闭合可调负载与逆变器之间的开关，使可调负载接入逆变器，以用于调节逆变器的逆变电压，使逆变电压可在0至额定电压范围内变化。接收逆变电压在0至额定电压变化时，光伏组件各组串的电压和电流，并根据各光伏组串的电压和电流得到光伏曲线。

进一步地，控制逆变器处于离网状态，并接入可调负载还包括：

逆变器处于离网状态时，获取光伏组件的开口电压；

调节可调负载使其与开口电压适配。

在本实施例中，在逆变器处于离网状态时，获取光伏组件的开口电压，此时逆变器没有接入可调负载，此时的开口电压是光伏组件的最大电压。根据获取的光伏组件的开口电压调节可调负载，使其与开口电压适配，并接入逆变器，以确保逆变器逆变电压的调整范围在0至额定电压范围内变动。如果负载偏小，则逆变电压的最低值达不到0，就不能得到全电压范围内的光伏曲线。

在本实施例中，逆变电压的额定电压为U₀，可调负载的最大功率为P₀，光伏组串的开口电压为V_CS。逆变电压在变化过程中，逆变电压的最低值为0.01％ U₀，无限接近0，可认定逆变电压调节范围的最低值为0，此时的光伏组串电流达到最大值为I_CS。逆变电压的调节范围可认定为0至U₀，具体调节比例可根据需要设定。例如按照1％的比例以此递增，直至达到U₀。又或者按照0.01％的趋势递增，直至达到U₀。按照逆变电压的变化速率，依次得到各光伏组串的电压和电流。

具体地，在逆变电压由低到高调节过程中，初始最低值按照0.01％U₀，使其无线接近0，而此时光伏组串的电流为最大I_CS。在负载固定的情况下，负载电流随逆变电压的增大而减小。在太阳光辐照度稳定的情况下，光伏组串的电压会随着逆变器逆变电压的增大而增大，而光伏组串的电流会逐渐减小。当逆变电压上升至额定电压U₀，而光伏组串的工作电压也达到最大的开口电压V_CS，此时全电压范围的I-V曲线点测试完毕。

可以理解的，在本实施例中，逆变电压的变化趋势可以由最高值向最低值调整。在逆变电压由高到低调节过程中，最高值为U₀，此时光伏组串的开口电压为最大V_CS，此时光伏组串的电流为0。在负载固定的情况下，负载电流随逆变电压的减小而增大。在太阳光辐照度稳定的情况下，光伏组串的电压会随着逆变器逆变电压的减小而减小，而光伏组串的电流会逐渐增大。当逆变电压降低至0.01％U₀时，逆变电压无限接近0，此时光伏组串的电流达到最大值为I_CS，此时全电压范围的I-V曲线点测试完毕。此时测试点对应的电压和电流关系如图2所示。

参照图3及图4，在本实施例中，依据图2的对应关系图，即可绘出光伏 I-V曲线的示意图。每个光伏组串对应的光伏I-V曲线如图3所示。也可以得出多个光伏组串的光伏I-V曲线图如图4所示。

进一步地，依据各光伏组串的电压和电流得到光伏曲线步骤之后还包括：

分析光伏曲线，判断光伏组件是否存在故障。

参照图4，在实际运用过程中，光伏I-V曲线受开口电压、辐照度、温度、积臣或者实际内部损坏等情况的影响。例如图4中的a和b曲线为正常运行状态下的曲线，只有一个膝盖弯。而曲线c有多个膝盖弯，则说明c为异常曲线。以此说明c对应的光伏组串出现异常。

一般情况下光伏组件的开口电压和短路电流出现微弱偏差是受辐照度和温度等因素的影响，但是过低的开口电压和短路电流如d曲线或者出现多个膝盖弯的c曲线则判定位是光伏组件出现问题。因此可通过对光伏I-V曲线的分析，可诊断光伏组串出现异常及出现异常的原因。

进一步地，依据各光伏组串的电压和电流得到光伏I-V曲线步骤之后还包括：

在测试完成后，控制逆变器处于并网状态，将控制器调整为电流源模式，使光伏系统正常工作。

在本实施例中，测试完成后，如果光伏组件的工作状态正常，则闭合逆变器与变压器T1之间的第一开关Q1，并断开可调负载，使光伏系统正常工作。

如经过分析之后出现异常，则需要对出现问题的光伏组串进行检查或更换。

本实施例的光伏I-V曲线测试方法，该方法包括：控制逆变器处于离网状态下，将逆变器调整至电压源模式，并接入可调负载，然后调节逆变器的工作电压，使其在0至额定电压变动，然后获取逆变电压在0至额定电压变动时，各光伏组串的电压和电流，以此得到全电压下的光伏I-V曲线，根据该光伏曲线可准确的判断光伏组件是否存在故障或电流失配等问题。相对于现有的光伏 I-V曲线，本实施例的光伏I-V测试系统可测试全电压范围内的光伏I-V曲线，因此可对光伏组件的工作状态进行精准的监控，并进行精细化的管理。

实施例三

本实施例还提供一种光伏设备，该光伏设备包括上述的测试系统及处理器，该处理器可运行上述的光伏I-V曲线测试方法的步骤。该光伏I-V曲线测试方法如上，本实施例不再赘述。

本实施例的光伏设备，通过在测试光伏I-V曲线时，控制逆变器处于离网状态下，将逆变器调整为电压源模式，并接入可调负载，然后调节逆变器的工作电压，使其在0至额定电压变动，然后获取逆变电压在0至额定电压变动时，各光伏组串的电压和电流，以此得到全电压下的光伏I-V曲线，根据该光伏曲线可监控光伏组件的工作状态，并判断光伏组件是否存在故障或电流失配等问题。相对于现有的光伏设备，本实施例的光伏设备可对光伏组件的工作状态进行全电压范围内的监控，并对此进行精细化管理。

本发明的光伏I-V曲线测试系统，通过在测试时控制逆变器处于离网状态下，将逆变器调整为电压源模式，并接入可调负载，然后调节逆变器的工作电压，使其在0至额定电压变动，然后获取逆变电压在0至额定电压变动时，各光伏组串的电压和电流，以此得到全电压下的光伏I-V曲线，根据该光伏曲线可准确的判断光伏组件是否存在故障或电流失配等问题。相对于现有的光伏I-V 曲线测试系统，本实施例的光伏I-V测试系统可测试全电压范围内的光伏I-V 曲线，因此可对光伏组件的运行状态进行精准的监控，并进行精细化的管理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。