CN102480132B - 用于光伏并网发电系统的启动方法及装置 - Google Patents
用于光伏并网发电系统的启动方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种用于光伏并网发电系统的启动方法及装置。其中,所述光伏并网发电系统包括PV源、逆变器、变压器以及电网,该启动方法包括以下步骤:提供启动开关的步骤,将启动开关设置在所述变压器与所述电网之间;直流电压检测步骤,检测所述PV源两端的电压,将其作为第一直流电压值,并将所述第一直流电压值与预定直流电压值进行比较,若所述第一直流电压值大于或等于预定直流电压值,则进入启动步骤,否则在预定间隔时间之后重复此直流电压检测步骤;以及启动步骤,闭合所述启动开关。采用本发明的启动方法和装置能够自动控制逆变器和变压器工作,充分利用太阳能电池板转换出来的直流电压,提高光伏并网发电系统运行的有效性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及用于光伏并网发电系统的启动方法和用于光伏并网发电系统的启动装置。
背景技术
众所周知,光伏发电是解决当前人类面临的环境污染和能源危机的重要技术手段。目前光伏发电最关键技术问题仍是降低成本和转换效率。光伏并网发电系统中首先通过逆变器(例如IGBT逆变器)将PV源的直流电逆变成交流电,再经过变压器升压并入电网。基于DSP的无位置传感器无刷直流电机控制系统的软化策略研究及实现(防爆电机2006年03期)公开了一种三相全桥逆变器。
现有技术中,在该发电过程中,一般通过人工控制逆变器逆变。这样,若光伏并网发电系统在能够发电的时候,逆变器没有工作,则会致使太阳能电池板转换出来的直流电压被浪费。
发明内容
本发明为解决上述不能自动控制逆变器逆变导致太阳能电池板转换出来的直流电压被浪费的技术问题,提供一种用于光伏并网发电系统的启动装置,其能够自启动,充分利用太阳能电池板转换出来的直流电压,提高光伏并网发电系统运行的有效性和可靠性。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案。
用于光伏并网发电系统的启动方法,所述光伏并网发电系统包括PV源、逆变器、变压器以及电网,该启动方法包括以下步骤:提供启动开关的步骤,将启动开关设置在所述变压器与所述电网之间;直流电压检测步骤,检测所述PV源两端的电压,将其作为第一直流电压值,并将所述第一直流电压值与预定直流电压值进行比较,若所述第一直流电压值大于或等于预定直流电压值,则进入下一步的启动步骤,否则在预定间隔时间之后重复此直流电压检测步骤;以及启动步骤,闭合所述启动开关。
作为本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法的优选技术方案,该启动方法在所述直流电压检测步骤之后且所述启动步骤之前还包括试探性逆变步骤,在所述试探性逆变步骤中,控制所述逆变器逆变,检测所述PV源两端的电压,将其作为第二直流电压值,并检测变压器输入端的逆变电压值,将所述第一直流电压值与所述第二直流电压值进行比较和将所述逆变电压值与预定逆变电压值进行比较,在判定所述第二直流电压值与预定差值之和大于或等于所述第一直流电压值且所述逆变电压值大于或等于所述预定逆变电压值的情况下,进入所述启动步骤,否则重复此试探性逆变步骤。
作为本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法的优选技术方案,所述启动方法还包括在所述启动步骤之后的调节步骤,在所述调节步骤中,基于DSP调节所述逆变器的输出占空比,控制所述PV源向所述电网的电力注入,使得电网电压值大于或等于预定电网电压值。
作为本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法的优选技术方案,基于DSP对所述PV源两端的第一直流电压值和第二直流电压值、所述变压器输入端的逆变电压值以及所述电网输入端的电网电压值进行采样监测。
作为本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法的优选技术方案,在所述启动步骤中,采用电流型并网方法,调节占空比,实现电力向电网的流动。
作为本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法的优选技术方案,所述启动开关为接触器。
作为本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法的优选技术方案,所述预定直流电压值为650-700V。
作为本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法的优选技术方案,所述预定间隔时间为5-10分钟。
作为本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法的优选技术方案,所述预定差值为15-30V。
本发明还提出了一种用于光伏并网发电系统的启动装置,所述光伏并网发电系统包括PV源、逆变器、变压器以及电网,其中,该启动装置包括DSP处理器以及启动开关,所述启动开关设置在所述变压器与所述电网之间,用于接通或断开所述变压器与所述电网的连接;所述DSP处理器用于每隔预定间隔时间检测所述PV源两端的直流电压值和检测所述变压器输入端的逆变电压值以及所述电网输入端的电网电压值,且所述DSP处理器用于判定所述直流电压值、所述逆变电压值和所述电网电压值是否达到各自的预定值,并根据判定结果控制所述启动开关的开闭。
作为本发明的用于光伏并网发电系统的启动装置的优选技术方案,所述启动开关为接触器;所述直流电压值的预定值为650-700V。
作为本发明的用于光伏并网发电系统的启动装置的优选技术方案,所述预定间隔时间为5-10分钟。
与现有技术相比,本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法自动检测PV源两端的电压,在PV源两端的电压大于或等于预定直流电压值时,自动启动光伏并网发电系统,充分利用太阳能电池板转换出来的直流电压,提高光伏并网发电系统运行的有效性和可靠性。
通过结合附图,阅读以下对本发明的具体实施例的详细描述,可以进一步理解本发明的其它优点、特征以及方面。
附图说明
图1为作为本发明的用于光伏并网发电系统的启动装置的优选实施例的示意性电路图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,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。
下面参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。本文中,相同附图标记表示相同组成部分。
如图1所示,本发明的光伏并网发电系统包括PV源100、逆变器200、变压器300以及电网500。该启动装置包括DSP(digitalsignalprocessing)处理器(未图示)以及启动开关400。
如图1所示,逆变器200包括六个三极管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6,和六个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6。
所述启动开关400设置在所述变压器300与所述电网500之间,其用于接通或断开所述变压器300与所述电网500的电连接。
所述DSP处理器用于每隔预定间隔时间检测所述PV源100两端的直流电压值,并检测所述变压器300输入端的逆变电压值,以及所述电网500输入端的电网500电压值。而且,所述DSP处理器用于判定所述直流电压值、所述逆变电压值和所述电网500电压值是否达到各自的预定值,并根据判定结果控制所述启动开关400的开闭。在本发明的用于光伏并网发电系统的启动装置的一个实施例中,所述启动开关400为接触器;所述直流电压值的预定值为650-700V,而且,所述预定间隔时间为5分钟。
下面介绍用于光伏并网发电系统的启动方法。所述的用于光伏并网发电系统的启动方法包括以下步骤:提供启动开关400的步骤,将启动开关400设置在所述变压器300与所述电网500之间;
直流电压检测步骤,检测所述PV源100两端的电压,将其作为第一直流电压值,并将所述第一直流电压值与预定直流电压值进行比较,若所述第一直流电压值大于或等于预定直流电压值,则进入下一步,否则在预定间隔时间之后重复此直流电压检测步骤;以及启动步骤,闭合所述启动开关400。
在本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法的一个优选实施例中,该启动方法在所述直流电压检测步骤之后且所述启动步骤之前还包括试探性逆变步骤,
在所述试探性逆变步骤中,控制所述逆变器200逆变,检测所述PV源100两端的电压,将其作为第二直流电压值,并检测变压器300输入端的逆变电压值,将所述第一直流电压值与所述第二直流电压值进行比较和将所述逆变电压值与预定逆变电压值进行比较,在判定所述第二直流电压值与预定差值之和大于或等于所述第一直流电压值且所述逆变电压值大于或等于所述预定逆变电压值的情况下,进入所述启动步骤,否则重复此试探性逆变步骤。
在本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法的另一个优选实施例中,所述启动方法还包括在所述启动步骤之后的调节步骤,在所述调节步骤中,基于DSP调节所述逆变器200的输出占空比,控制所述PV源100向所述电网500的电力注入,使得电网500电压值大于或等于预定电网500电压值。
在本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法的再一优选实施例中,基于DSP对所述PV源100两端的第一直流电压值和第二直流电压值、所述变压器300输入端的逆变电压值以及所述电网500输入端的电网500电压值进行采样监测。
在本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法的又一优选实施例中,在所述启动步骤中,采用电流型并网方法,调节占空比,实现电力向电网500的流动。
其中,所述启动开关400优选为接触器。
在本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法的又一优选实施例中,所述预定直流电压值为650-700V。
在本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法的又一优选实施例中,所述预定间隔时间为5-10分钟。
在本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法的又一优选实施例中,所述预定差值为15-30V。
如上所述,本发明利用DSP(数字信号处理)技术为核心,通过检测、判断、控制所述逆变器200和启动开关400,保证光伏并网发电系统的可靠运行,并有效提高光伏并网发电系统中电压的利用率。换言之,本发明提出在逆变器逆变和变压器升压过程中基于DSP技术对电压进行采样监测,同时对电压的逆变和升压进行有效控制,从而提高光伏并网发电系统的电压转换效率和利用率。
DSP处理器对所述PV源100两端的直流电压值、所述变压器300输入端的逆变电压值和所述电网500输入端的电网电压值及进行采样检测,并对启动开关进行控制。
在本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法中,预先设置预定直流电压值,该预定直流电压值根据理论计算以及实验得到,该预定直流电压值与逆变侧电压值,以及发电组件的电压功率等有关。
在本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法中,并采集检测所述PV源两端的电压,将其作为第一直流电压值,判断其是否达到预定直流电压值,预定直流电压值的范围根据实际需要可调,优选为约650-700V。
在判断所述第一直流电压值大于预定直流电压值之后,DSP处理器以数字信号的方式,控制逆变器200(例如三相全桥逆变器)工作,通过控制六个三极管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6,和六个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6的占空比来控制逆变。
本文中试探性的逆变,具体意指试探逆变以确认PV源目前是否有能力逆变出与电网相同的电压,观测PV源两端的直流电压被拉低。其中,PV源两端的直流电压被拉低的一个重要原因在于光伏太阳能电池板特性。即使太阳能电池板具有较高的电压,但是它还需要有能量。例如,在清晨或者傍晚,光伏太阳能电池板的电压比较虚,虽然PV源两端的直流电压较高,但能量较小,会出现PV源两端的直流电压被拉低的现象,不能持续进行逆变。
如果被拉低的值在预定差值之内且所述逆变电压值大于或等于所述预定逆变电压值的情况下,进入所述启动步骤,否则重复此试探性逆变步骤。其中,所述预定差值通常为15-30V,优选为15V左右,当然也可以根据具体情况来确定。
如上所述,在所述试探性逆变步骤中,控制所述逆变器200逆变,检测所述PV源100两端的电压,将其作为第二直流电压值,并检测变压器输入端的逆变电压值。
其中,通过DSP处理器控制六个三极管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6,和六个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6的占空比来控制逆变,若得到的逆变电压值大于或等于预定逆变电压值,则认为此时逆变器200可以启动工作。然后,DSP处理器停止PWM波形处理程序,使逆变器200不工作,确定太阳能电池板可以工作,此试探性逆变步骤结束。然后,跳回正常的并网程序。
如果太阳能电池板不能输出能量,则重复此试探性逆变步骤或者隔固定的时间例如5分钟后再进行此试探性逆变步骤,直至太阳能电池板可以有能量输出并正常工作。
在上述正常的并网程序中,控制启动开关400即接触器KM合上,采用电流型并网方法,调节占空比,实现能量向电网的流动。
在本发明的用于光伏并网发电系统的启动装置中,启动开关400即交流接触器KM一开始并未吸合,所以由直流侧即PV电源100侧提供能量给变压器300,无需从电网500获取能量进而降低了对光伏并网发电系统的损耗;其次由DSP处理器监测控制装置对所述直流电压值、所述逆变电压值和所述电网电压值进行采样,根据采样值判断是否发出相应的控制信号,进一步控制光伏并网发电系统的运行,提高了系统运行的有效性和可靠性。
与现有技术相比,本发明的用于光伏并网发电系统的启动方法自动检测PV源两端的电压,在PV源两端的电压大于预定直流电压值时,自动启动光伏并网发电系统,充分利用太阳能电池板转换出来的直流电压,提高光伏并网发电系统运行的有效性和可靠性。
本领域技术人员容易知道,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。本发明的保护范围由权利要求书确定。
Claims (10)
1.用于光伏并网发电系统的启动方法,所述光伏并网发电系统包括PV源、逆变器、变压器以及电网,其特征在于,该启动方法包括以下步骤:
提供启动开关的步骤,将启动开关设置在所述变压器与所述电网之间;
直流电压检测步骤,检测所述PV源两端的电压,将其作为第一直流电压值,并将所述第一直流电压值与预定直流电压值进行比较,若所述第一直流电压值大于或等于预定直流电压值,则进入试探性逆变步骤,否则在预定间隔时间之后重复此直流电压检测步骤;
试探性逆变步骤,在所述试探性逆变步骤中,控制所述逆变器逆变,检测所述PV源两端的电压,将其作为第二直流电压值,并检测变压器输入端的逆变电压值,将所述第一直流电压值与所述第二直流电压值进行比较和将所述逆变电压值与预定逆变电压值进行比较,在判定所述第二直流电压值与预定差值之和大于或等于所述第一直流电压值且所述逆变电压值大于或等于所述预定逆变电压值的情况下,进入启动步骤,否则重复此试探性逆变步骤;
以及启动步骤,闭合所述启动开关,采用电流型并网方法,调节占空比,实现电力向电网的流动。
2.根据权利要求1所述的用于光伏并网发电系统的启动方法,其特征在于,所述启动方法还包括在所述启动步骤之后的调节步骤,在所述调节步骤中,基于DSP调节所述逆变器的输出占空比,控制所述PV源向所述电网的电力注入,使得电网电压值大于或等于预定电网电压值。
3.根据权利要求2所述的用于光伏并网发电系统的启动方法,其特征在于,基于DSP对所述PV源两端的第一直流电压值和第二直流电压值、所述变压器输入端的逆变电压值以及所述电网输入端的电网电压值进行采样监测。
4.根据权利要求3所述的用于光伏并网发电系统的启动方法,其特征在于,所述启动开关为接触器。
5.根据权利要求3所述的用于光伏并网发电系统的启动方法,其特征在于,所述预定直流电压值为650-700V。
6.根据权利要求3所述的用于光伏并网发电系统的启动方法,其特征在于,所述预定间隔时间为5-10分钟。
7.根据权利要求3所述的用于光伏并网发电系统的启动方法,其特征在于,所述预定差值为15-30V。
8.用于光伏并网发电系统的启动装置,所述光伏并网发电系统包括PV源、逆变器、变压器以及电网,其特征在于,该启动装置包括DSP处理器以及启动开关,所述启动开关设置在所述变压器与所述电网之间,用于接通或断开所述变压器与所述电网的连接;所述DSP处理器用于在直流电压检测步骤中每隔预定间隔时间检测所述PV源两端的直流电压值作为第一直流电压值和检测所述变压器输入端的逆变电压值以及所述电网输入端的电网电压值,且所述DSP处理器用于判定所述第一直流电压值是否达到预定值,若所述第一直流电压值达到预定值,则进入试探性逆变步骤,在所述试探性逆变步骤中,控制所述逆变器逆变,检测所述PV源两端的电压以作为第二直流电压值,将所述第一直流电压值与所述第二直流电压值进行比较和将所述逆变电压值与预定逆变电压值进行比较,以及判定所述第二直流电压值与预定差值之和大于或等于所述第一直流电压值且所述逆变电压值大于或等于所述预定逆变电压值的情况下,进入启动步骤,否则重复试探性逆变步骤,所述DSP处理器还用于在启动步骤中,闭合所述启动开关,控制所述光伏并网发电系统采用电流型并网方法调节占空比以实现电力向电网的流动。
9.根据权利要求8所述的用于光伏并网发电系统的启动装置,其特征在于,所述启动开关为接触器;所述直流电压值的预定值为650-700V。
10.根据权利要求8所述的用于光伏并网发电系统的启动装置,其特征在于,所述预定间隔时间为5-10分钟。
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