CN101841235A - 一种光伏逆变器智能轮换休眠控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光伏逆变器智能轮换休眠控制方法及系统，所述方法包括以下步骤：A、检测已开启模块数目，建立未开启模块ID序列和已开启模块ID序列，并列执行步骤B和C；B、接收功率模块开启命令，按未开启模块ID序列顺序开启各功率模块，执行步骤D；C、接收功率模块关闭命令，按照已开启模块ID序列中的开启顺序来依次关闭各功率模块，执行步骤D；D、更新未开启模块ID序列和已开启模块ID序列。本发明的光伏逆变器智能轮换休眠控制方法及系统通过根据控制光伏逆变器的各模块轮换开机关机，使得各个功率模块始终工作在设计的最高效率点，并保证每天各个模块的开机时间基本相同，使各功率模块的寿命周期一致。

Description

一种光伏逆变器智能轮换休眠控制方法及系统
技术领域
本发明涉及逆变器，尤其涉及光伏逆变器智能轮换休眠控制方法及系统。
背景技术
效率正成为电力电子装置设计中越来越重要的参数。在某些应用中，效率甚至成为行业发展的驱动力，典型的如太阳能发电行业。因为对于光伏发电行业，效率的提升可以直接带来经济效益。
欧洲效率是由不同负载情况下的效率按照不同比重累加得到的，其中半载的效率占其最大组成部分。欧洲效率的定义不同于我们通常所说的平均效率或者最高效率。它充分考虑了太阳光强度的变化，更加准确地描述了光伏逆变器的性能。对于光伏逆变器而言，不仅最大输出功率的增加可以转化为经济效益，欧洲效率的提高同样可以，而且更加明显。
为了提高光伏逆变器的欧洲效率，仅仅降低额定负载时的损耗是不够的，必须同时提高不同负载情况下的效率。现有塔式逆变器的弊端就是无法每时每刻工作在理论设计的最高效率点，无法得到最大经济效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能保证每天各个模块的开机时间基本相同，使各功率模块的寿命周期一致的光伏逆变器智能轮换休眠控制方法及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种光伏逆变器智能轮换休眠控制方法，其包括以下步骤：
A、检测已开启模块数目，建立未开启模块ID序列和已开启模块ID序列，并列执行步骤B和C；
B、接收功率模块开启命令，按未开启模块ID序列顺序开启各功率模块，执行步骤D；
C、接收功率模块关闭命令，按照已开启模块ID序列中的开启顺序来依次关闭各功率模块，执行步骤D；
D、更新未开启模块ID序列和已开启模块ID序列。
本发明所述的光伏逆变器智能轮换休眠控制方法，其中，所述步骤B包括：
B1、在N＝0时，接收功率模块开启命令，开启未开启模块ID序列中第一位模块ID号对应的功率模块，执行步骤D；
B2、在0＜N＜M、且PV＞N*E*P时，开启未开启模块ID序列中当前第一位模块ID号对应的功率模块，执行步骤D；
其中，所述N表示已经开启模块数目，所述M表示功率模块总个数，所述P表示模块额定输出功率，所述PV表示功率模块的总输出功率。
本发明所述的光伏逆变器智能轮换休眠控制方法，其中，所述步骤C包括：
C1、在所述N＞1、且PV＜(N-1)*E*P时，关闭已开启模块ID序列中第一位模块ID对应的功率模块，将最新关闭的模块ID放入未开启模块ID序列中的最后一位，删除已开启模块ID序列中的第一位模块ID；
其中，所述N表示已经开启模块数目，所述M表示功率模块总个数，所述P表示模块额定输出功率，所述PV表示功率模块的总输出功率。
本发明所述的光伏逆变器智能轮换休眠控制方法，其中，所述步骤D包括：
D1、在未开启模块ID序列中删除已经开启的功率模块ID号，并将删除的模块ID补充至已开启模块ID序列的最后一位。
本发明所述的光伏逆变器智能轮换休眠控制方法，其中，所述步骤B还包括：
B3、刷新已开启功率模块数目，并在有新模块开启之后，复位功率模块开启命令。
本发明所述的光伏逆变器智能轮换休眠控制方法，其中，所述步骤C还包括：
C1、刷新已关机功率模块数量，并在有新模块关机之后，复位功率模块关机命令。
本发明还提供了一种光伏逆变器智能轮换休眠控制系统，包括多个功率模块，其还包括连接多个所述功率模块、用于检测多个所述功率模块的总输出功率的检测电路，以及包括连接所述检测电路和功率模块的微处理模块；所述微处理模块包括：
休眠开机单元，用于在N＝0时，接收功率模块开启命令，开启未开启模块ID序列中第一位模块ID号对应的功率模块、或在0＜N＜M、且PV＞N*E*P时，开启未开启模块ID序列中当前第一位模块ID号对应的功率模块；
休眠关机单元，用于在所述N＞1、且PV＜(N-1)*E*P时，关闭已开启模块ID序列中第一位模块ID对应的功率模块，将最新关闭的模块ID放入未开启模块ID序列中的最后一位，删除已开启模块ID序列中的第一位模块ID；
序列生成及更新模块，用于产生未开启模块ID序列及已开启模块ID序列，并在每开启或关闭一个功率模块后及时更新所述未开启模块ID序列和已开启模块ID序列；
其中，所述N表示已经开启模块数目，所述M表示功率模块总个数，所述P表示模块额定输出功率，所述PV表示总输出功率。
本发明所述的光伏逆变器智能轮换休眠控制系统，其中，所述休眠开机单元包括开机判断子单元、开机读写子单元、开机序列更新子单元和开机控制子单元；其中，
所述开机判断子单元，用于判断是否有新功率模块开启命令且有未开启模块，在该条件满足时，向开机读写子单元发送指令；
所述开机读写子单元，用于读取未开启模块ID序列，选择其中第一位的模块ID号，并发送至开机控制子单元；
所述开机控制子单元，用于根据接收到的模块ID号，控制相应的功率模块开启；
所述开机序列更新子单元，用于在接收到功率模块反馈的开机失败状态信息或开机成功信息后，删除未开启模块ID序列中第一位模块ID，并将第一位模块ID放入已开启模块ID序列的最后一位。
本发明所述的光伏逆变器智能轮换休眠控制系统，其中，所述休眠关机单元包括关机判断子单元、关机读写子单元、关机序列更新子单元和关机控制子单元；其中，
所述关机判断子单元，用于判断是否有新功率模块关闭命令且有未关闭模块，在条件满足时，向关机读写子单元发送指令；
所述关机读写子单元，用于读取未开启模块ID序列，选择其中第一位的模块ID号，并发送至关机控制子单元；
所述关机控制子单元，用于根据接收到的模块ID号，控制相应的功率模块关闭；
所述关机序列更新子单元，用于在收到关机成功信息后将最新关闭的模块ID放入未开启模块ID序列中的最后一位，删除已开启模块ID序列中的第一位模块ID序列。
本发明所述的光伏逆变器智能轮换休眠控制系统，其中，所述检测电路还连接有用于检测光照强度的传感器，及连接光伏逆变器的太阳能板，用于检测所述太阳能板端口电压；
所述微处理模块，用于根据所述太阳能板端口电压、光照强度及功率模块的输出功率，产生所述功率模块开启命令。
本发明的光伏逆变器智能轮换休眠控制方法及系统通过根据控制光伏逆变器的各模块轮换开机关机，使得各个功率模块始终工作在设计的最高效率点，并保证每天各个模块的开机时间基本相同，使各功率模块的寿命周期一致。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明实施例的光伏逆变器智能轮换休眠开机控制方法流程图；
图2为本发明实施例的光伏逆变器智能轮换休眠关机控制方法流程图；
图3为本发明实施例的光伏逆变器智能轮换休眠控制系统原理框图；
图4为本发明实施例的光伏逆变器智能轮换休眠控制系统中休眠开机模块局部原理框图；
图5为本发明实施例的光伏逆变器智能轮换休眠控制系统中休眠关机模块局部原理框图。
具体实施方式
下面结合图示，对本发明的优选实施例作详细介绍。
本发明较佳实施例的光伏逆变器智能轮换休眠控制方法休眠开机流程图一如图1所示，休眠关机流程如图2所示，其中休眠开机和休眠关机流程可同时执行，实时监控光伏逆变器的各功率模块工作状况，实时对其进行休眠开机和休眠关机控制。
以下描述中，用N表示已经开启模块数目，M表示功率模块总个数，P表示模块额定输出功率，PV表示总输出功率，E表示光伏逆变器功率模块最大效率点，本实施例的方法包括以下步骤：
S11、检测光伏逆变器已开启的模块数目，建立未开启模块ID序列和已开启模块ID序列，并列执行步骤S12和S13；
其中每个功率模块都唯一对应一个ID，即标识号，由各功率模块对应的ID依次排列得到未开启模块ID序列，该过程可以在预设置系统时完成；
S12、接收功率模块开启命令，按未开启模块ID序列顺序开启各功率模块，执行步骤S14；
在N＝0时，接收功率模块开启命令，开启第一个功率模块，在0＜N＜M、且PV＞N*E*P时，按顺序开启未开启模块ID序列中的第一位模块ID对应的功率模块；
如果5个功率模块的ID分别为I1、I2、I3、I4、I5，未开启模块ID序列存储的功率模块ID序列为I1/I2/I3/I4/I5，则在步骤S12中，如果检测到开启的功率模块数目N为0，则等待功率模块开启命令到来后，首先开启I1，在满足下一开启条件时，再开启功率模块I2，依次类推；
其中，功率模块开启命令可以是来自外部的任意途径，优选采用根据光照强度和光伏逆变器的太阳能板端口电压值判断得出的启动信号，即在早晨，光照强度达到第一光强阈值，或者太阳能板端口电压达到第一电压阈值时，系统生成控制功率模块开启的功率模块开启命令，控制功率模块的各部分上电；
待有功率模块开启，按照各功率模块开启的顺序存储相应的标识号，即最先开启的最先存储，得到已开启模块ID序列，如已经开启了功率模块I1和I2，则得到的已开启模块ID序列为I2/I1，该过程可以在光伏逆变器工作的过程中完成；
S13、接收功率模块关闭命令，按照已开启模块ID序列中的开启顺序来依次关闭各功率模块，执行步骤S14；
在N＞1、且PV＜(N-1)*E*P时，发送功率模块关机命令，按顺序关闭已开启模块ID序列中的下一个功率模块，最先开启的最先被关闭；
如步骤S12中所举的例子，则最先关闭的应该是功率模块I1，其次是功率模块I2，依次类推；
也就是光伏逆变器的各功率模块均未工作在最大效率点，可适当关闭一个功率模块，使其他开启的功率模块尽量工作在最大效率点，保证光伏逆变器的各功率模块能带来最大的经济效益；
同时最先开启的最先被关闭这一原则可以保证每天逆变器内部的每个功率模块工作时间大致相等，保证各个功率模块的开机时间基本相同，保证各功率模块的寿命周期大致一致。
S14、更新未开启模块ID序列及已开启模块ID序列；即删除未开启模块ID序列中已经开启的功率模块ID号，并将其按照以上存放规则补充至已开启模块ID序。
每执行完步骤S12或S13后，均需执行步骤S14，即实时更新未开启模块ID序列和已开启模块ID序列，使得每次有新的开机条件满足时均能读取到更新后的未开启模块ID序列和已开启模块ID序列。
根据以上实施例中所列举的例子，在开启了功率模块I1和I2之后，根据更新后的未开启模块ID序列，其中第一位模块ID对应的功率模块应该是功率模块I3；收到功率模块I3的开机失败状态信息或开机成功信息后，删除未开启模块ID序列中第一位模块ID(即I3)，并将第一位模块ID(即I3)放入已开启模块ID序列的第一位，即已开启模块ID序列变为I3/I2/I1，未开启模块ID序列变为I4/I5。
以上实施例中的轮换关机及轮换开机步骤不仅可以使得先开启的功率模块最先关闭，同时也更新了已开启模块ID序列和未开启模块ID序列，如果本次开启最先启动的是功率模块I1，则下次最先启动的不会是功率模块I1，而是上次最后启动的功率模块。
优选地，在步骤S12之后还包括：每次有功率模块开启之后，刷新已开启功率模块数目，并在有新模块开启之后，复位功率模块开启命令。
优选地，在步骤S13之后还包括：刷新已关机功率模块数量，并在有新模块关机之后，复位功率模块关机命令。
根据以上光伏逆变器智能轮换休眠控制方法，本发明实施例还提供了一种光伏逆变器智能轮换休眠控制系统，其原理框图如图3所示，其包括多个功率模块10，还包括用于检测多个功率模块10的总输出功率的检测电路20，还包括微处理模块30，微处理模块30连接多个功率模块10和检测电路20，微处理模块30至少包括休眠开机单元31，其根据检测电路20检测到的总输出功率，根据内部判断逻辑得到控制各功率模块10顺序休眠开机的功率模块开启命令或功率模块关机命令等控制信号，该控制信号可通过驱动电路40锁存后发送至各功率模块10进行控制。
用N表示已经开启模块数目，M表示功率模块总个数，P表示模块额定输出功率，PV表示多个功率模块的总输出功率，E表示模块最大效率点(如欧洲效率点60％)。休眠开机单元31在N＝0时，根据接收到的功率模块开启命令，开启未开启模块ID序列中的第一位模块ID对应的功率模块，并在0＜N＜M、且PV＞N*E*P时，按顺序开启未开启模块ID序列中下一个模块ID对应的功率模块。
微处理模块30还包括序列生成及更新模块33，用于产生未开启模块ID序列及已开启模块ID序列，并在每开启或关闭一个功率模块10后及时更新所述未开启模块ID序列和已开启模块ID序列。即在在未开启模块ID序列中删除已经开启的功率模块ID号，并将删除的模块ID补充至已开启模块ID序列的最后一位；在完成一个功率模块关机后，将最新关闭的模块ID放入未开启模块ID序列中的最后一位，删除已开启模块ID序列中的第一位模块ID。
同样地有，如果5个功率模块10的ID分别为I1、I2、I3、I4、I5，未开启模块ID序列存储的功率模块ID序列为I1/I2/I3/I4/I5，则在步骤S102中，如果检测到开启的功率模块数目N为0，则等待功率模块开启命令到来后，首先开启I1，在满足下一开启条件时，再开启功率模块I2，依次类推。
微处理模块30还包括休眠关机单元32，其用于在N＞1、且PV＜(N-1)*E*P时，也就是光伏逆变器的各功率模块10均未工作在最大效率点，可适当关闭一个功率模块10，优选采用的是按顺序关闭下一个功率模块10的休眠关机单元，即最先开启的最先被关闭。根据前面实施例所举的例子，则最先关闭的应该是功率模块I1，其次是功率模块I2，依次类推。使其他开启的功率模块尽量工作在最大效率点，保证光伏逆变器的各功率模块能带来最大的经济效益。
同时最先开启的最先被关闭这一原则可以保证每天逆变器内部的每个功率模块工作时间大致相等，保证各个功率模块的开机时间基本相同，保证各功率模块的寿命周期大致相等。
如图4所示，微处理模块30的休眠开机单元31包括开机判断子单元311、开机读写子单元312、开机序列更新子单元313和开机控制子单元314。开机判断子单元311用于判断是否有新功率模块开启命令且有未开启模块，在该条件满足时，向开机读写子单元312发送指令；开机读写子单元312读取未开启模块ID序列，选择其中第一位的模块ID号，并发送至开机控制子单元314；开机控制子单元314则根据该ID号，控制相应的功率模块开启；开机序列更新子单元313在接收到功率模块反馈的开机失败状态信息或开机成功信息后，删除未开启模块ID序列中第一位模块ID，并将第一位模块ID放入已开启模块ID序列的第一位。
如图5所示，微处理模块30的休眠关机单元32包括关机判断子单元321、关机读写子单元322、关机序列更新子单元323和关机控制子单元324。关机判断子单元321用于判断是否有新功率模块关闭命令且有未关闭模块，在该条件满足时，向关机读写子单元322发送指令；关机读写子单元322读取已开启模块ID序列，选择其中第一位的模块ID号，并发送至关机控制子单元324；关机控制子单元324则根据该ID号，控制相应的功率模块关闭；关机序列更新子单元323在收到关机成功信息后将最新关闭的模块ID放入未开启模块ID序列中的最后一位，删除已开启模块ID序列中的第一位模块ID序列。
本发明的光伏逆变器智能轮换休眠控制方法及系统通过根据控制光伏逆变器的各模块轮换开机关机，使得各个功率模块始终工作在设计的最高效率点，并保证每天各个模块的开机时间基本相同，使各功率模块的寿命周期一致。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种光伏逆变器智能轮换休眠控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、检测已开启模块数目，建立未开启模块ID序列和已开启模块ID序列，并列执行步骤B和C；
B、接收功率模块开启命令，按未开启模块ID序列顺序开启各功率模块，执行步骤D；
C、接收功率模块关闭命令，按照已开启模块ID序列中的开启顺序来依次关闭各功率模块，执行步骤D；
D、更新未开启模块ID序列和已开启模块ID序列。
2.根据权利要求1所述的光伏逆变器智能轮换休眠控制方法，其特征在于，所述步骤B包括：
B1、在N＝0时，接收功率模块开启命令，开启未开启模块ID序列中第一位模块ID号对应的功率模块，执行步骤D；
B2、在0＜N＜M、且PV＞N*E*P时，开启未开启模块ID序列中当前第一位模块ID号对应的功率模块，执行步骤D；
其中，所述N表示已经开启模块数目，所述M表示功率模块总个数，所述P表示模块额定输出功率，所述PV表示功率模块的总输出功率。
3.根据权利要求2所述的光伏逆变器智能轮换休眠控制方法，其特征在于，所述步骤C包括：
C1、在所述N＞1、且PV＜(N-1)*E*P时，关闭已开启模块ID序列中第一位模块ID对应的功率模块，将最新关闭的模块ID放入未开启模块ID序列中的最后一位，删除已开启模块ID序列中的第一位模块ID；
其中，所述N表示已经开启模块数目，所述M表示功率模块总个数，所述P表示模块额定输出功率，所述PV表示功率模块的总输出功率。
4.根据权利要求3所述的光伏逆变器智能轮换休眠控制方法，其特征在于，所述步骤D包括：
D1、在未开启模块ID序列中删除已经开启的功率模块ID号，并将删除的模块ID补充至已开启模块ID序列的最后一位。
5.根据权利要求3所述的光伏逆变器智能轮换休眠控制方法，其特征在于，所述步骤B还包括：
B3、刷新已开启功率模块数目，并在有新模块开启之后，复位功率模块开启命令。
6.根据权利要求3所述的光伏逆变器智能轮换休眠控制方法，其特征在于，所述步骤C还包括：
C1、刷新已关机功率模块数量，并在有新模块关机之后，复位功率模块关机命令。
7.一种光伏逆变器智能轮换休眠控制系统，包括多个功率模块，其特征在于，还包括连接多个所述功率模块、用于检测多个所述功率模块的总输出功率的检测电路，以及包括连接所述检测电路和功率模块的微处理模块；所述微处理模块包括：
休眠开机单元，用于在N＝0时，接收功率模块开启命令，开启未开启模块ID序列中第一位模块ID号对应的功率模块、或在0＜N＜M、且PV＞N*E*P时，开启未开启模块ID序列中当前第一位模块ID号对应的功率模块；
休眠关机单元，用于在所述N＞1、且PV＜(N-1)*E*P时，关闭已开启模块ID序列中第一位模块ID对应的功率模块，将最新关闭的模块ID放入未开启模块ID序列中的最后一位，删除已开启模块ID序列中的第一位模块ID；
序列生成及更新模块，用于产生未开启模块ID序列及已开启模块ID序列，并在每开启或关闭一个功率模块后及时更新所述未开启模块ID序列和已开启模块ID序列；
其中，所述N表示已经开启模块数目，所述M表示功率模块总个数，所述P表示模块额定输出功率，所述PV表示总输出功率。
8.根据权利要求7所述的光伏逆变器智能轮换休眠控制系统，其特征在于，所述休眠开机单元包括开机判断子单元、开机读写子单元、开机序列更新子单元和开机控制子单元；其中，
所述开机判断子单元，用于判断是否有新功率模块开启命令且有未开启模块，在该条件满足时，向开机读写子单元发送指令；
所述开机读写子单元，用于读取未开启模块ID序列，选择其中第一位的模块ID号，并发送至开机控制子单元；
所述开机控制子单元，用于根据接收到的模块ID号，控制相应的功率模块开启；
所述开机序列更新子单元，用于在接收到功率模块反馈的开机失败状态信息或开机成功信息后，删除未开启模块ID序列中第一位模块ID，并将第一位模块ID放入已开启模块ID序列的最后一位。
9.根据权利要求7所述的光伏逆变器智能轮换休眠控制系统，其特征在于，所述休眠关机单元包括关机判断子单元、关机读写子单元、关机序列更新子单元和关机控制子单元；其中，
所述关机判断子单元，用于判断是否有新功率模块关闭命令且有未关闭模块，在条件满足时，向关机读写子单元发送指令；
所述关机读写子单元，用于读取已开启模块ID序列，选择其中第一位的模块ID号，并发送至关机控制子单元；
所述关机控制子单元，用于根据接收到的模块ID号，控制相应的功率模块关闭；
所述关机序列更新子单元，用于在收到关机成功信息后将最新关闭的模块ID放入未开启模块ID序列中的最后一位，删除已开启模块ID序列中的第一位模块ID序列。
10.根据权利要求7所述的光伏逆变器智能轮换休眠控制系统，其特征在于，所述检测电路还连接有用于检测光照强度的传感器，及连接光伏逆变器的太阳能板，用于检测所述太阳能板端口电压；
所述微处理模块，用于根据所述太阳能板端口电压、光照强度及功率模块的输出功率，产生所述功率模块开启命令。
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