CN102751742A - 一种可变开关频率提高并网性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变开关频率提高并网性能的方法，该方法是通过实时检测电网电压值和并网逆变器的并网电流值，计算并网逆变器的输出功率值，根据并网逆变器的输出功率值，动态调整并网逆变器的功率开关管的开关频率值。本发明通过调整功率开关管的开关频率的方法，改善了并网逆变器的输出功率在较小情况下并网电流谐波差的问题，降低对电网的污染，同时可以兼顾并网逆变器的输出功率在较大情况下提高逆变效率，减小LC滤波器的体积，降低成本，改善温升，降低成本，提高系统可靠性的优点。
Description
技术领域
本发明涉及并网逆变器的控制方法，更具体地说是一种可变开关频率提高并网性能的方法。
背景技术
现有的单相或三相开关频率固定，不管采用单级性，双极性、控制矢量或其他控制方法，其设定的高频开关频率均为固定一个频率点，然而，针对并网性能指标，要求效率必须大于规定值，并网电流谐波要小于规定值。
光伏并网逆变器的并网应用中，由于太阳光照的不确定性，光伏并网发电的能量也是随着光伏板上太阳光照强弱在不断变化，也就是说光伏并网逆变器的输出功率是变化的。在输出功率比较小的情况下，此时并网电流谐波大，为了减少并网的电流谐波，通常在在开关频率固定的情况下以增大LC滤波器来实现指标要求，但大的滤波器在输出功率较大的情况下整机效率低，成本高，温升差，整机可靠性低。为了解决上述问题，另一种传统的解决方法就是固定一个开关频率下以牺牲成本及通过折中的方式来满足性能的方法。
发明内容
本发明是为了避免上述现有光伏并网逆变器在并网应用时所存在的不足之处，本发明提出一种通过实时检测并网逆变器的输出功率值，动态调整功率开关管的开关频率值，提高光伏并网逆变器的整机效率。
本发明解决技术方案是：
实时检测电网电压值和并网逆变器的并网电流值，根据电网电压值和并网电流值计算出并网逆变器的输出功率值，根据并网逆变器的输出功率值，动态调整并网逆变器的功率开关管的开关频率值；按以下步骤：
步骤1：将并网逆变器的输出功率值最低限和最高限的工作范围划分成至少两个档位，每个档位对应设定有功率开关管的开关频率指令值；
步骤2：在当前控制周期内，检测电网电压值和并网逆变器的并网电流值，根据电网电压值和并网电流值计算出当前并网逆变器的输出功率值；
步骤3：根据计算得到的当前并网逆变器的输出功率值，确定当前并网逆变器的输出功率值所处划分的档位所对应设定的功率开关管的开关频率指令值；
步骤4：将当前功率开关管的开关频率值与当前并网逆变器的输出功率值所处划分的档位所对应设定的功率开关管的开关频率指令值进行比较，若当前功率开关管的开关频率值与当前并网逆变器的输出功率值所处划分的档位所对应设定的功率开关管的开关频率指令值不相等，则在下一个控制周期并网逆变器的逆变过零点时，将功率开关管的开关频率值调整到前一控制周期并网逆变器的输出功率值所处划分的档位所对应设定的开关频率指令值。
其中，所述并网逆变器的输出功率值为低值档位，则所对应功率开关管的开关频率指令值为高值；所述并网逆变器的输出功率值为高值档位时，则所对应的功率开关管的开关频率指令值为低值。
当并网逆变器的输出功率值位于所划分其中一个档位中时，持续一段时间后确定并网逆变器的输出功率值位于该档位。
在一具体实施例中，当并网逆变器的输出功率值位于所划分其中一个档位中时，持续2-20秒后确定并网逆变器的输出功率值位于该档位。
本发明的一种可变开关频率提高并网性能的方法可以采用硬件方式实现或采用软件方式实现，还可以采用硬件和软件结合的方式实现。
本发明的优点：
(1)克服了传统固定一个开关频率下以牺牲成本及通过折中的方式来满足并网逆变器性能的方法；
(2)通过调整功率开关管的开关频率的方法，改善了并网逆变器的输出功率在较小情况下并网电流谐波差的问题，降低对电网的污染，同时可以兼顾并网逆变器的输出功率在较大情况下，降低功率开关管的开关频率以减少并网逆变器的开关损耗，提高逆变效率；
(3)减小LC滤波器的体积，降低成本，改善温升，降低成本，提高系统可靠性的优点；
(4)提高并网逆变器的逆变效率。
附图说明
图1为并网逆变器的输出功率档位判断流程图。
图2为根据不同并网逆变器的输出功率档位得到功率开关管的开关频率指令流程图。
具体实施方式
本发明涉及一种可变开关频率提高并网性能的方法是预先设定出不同并网逆变器的输出功率值最低限和最高限的工作范围划分成至少两个档位，每个输出功率范围的档位段对应设有合适的开关频率指令值，在当前控制周期内，通过电压传感器实时采样电网电压值，通过电流传感器采样检测并网电流值，进而计算出并网逆变器的当前输出功率值，并根据并网逆变器的输出功率值所处划分的档位所对应设定的功率开关管的开关频率指令值，将功率开关管的开关频率值与所述输出功率值所处划分的档位所对应设定的功率开关管的开关频率指令值进行比较，进而调整对应的开关频率，以提高输出功率全范围内的并网性能。
参见附图1所示，并网逆变器的输出功率的最低限和最高限为100%的额定功率的工作范围，为了不至于过频繁地调整功率开关管的开关频率值，控制系统中将并网逆变器的输出功率为0-100%额定功率的范围分成四个档。
步骤1：将并网逆变器的输出功率最低限和最高限的工作范围划分成四个档位，每个档位对应设定有功率开关管的开关频率指令值；即当并网逆变器的输出功率的有效值小于25%的额定功率且持续10s时，此时认为并网逆变器的输出功率档位等于1，当并网逆变器的输出功率的有效值大于25%且小于50%的额定功率且持续10s时，此时认为并网逆变器的输出功率档位等于2，当并网逆变器的输出功率的有效值大于50%且小于75%的额定功率且持续10s时，此时认为并网逆变器的输出功率档位等于3，当并网逆变器的输出功率的有效值大于75%的额定功率且持续10s时，此时认为并网逆变器的输出功率档位等于4；当并网逆变器的输出功率档位为1，功率开关管的开关频率指令为6KHz，当并网逆变器的输出功率档位为2，功率开关管的开关频率指令为5KHz，当并网逆变器的输出功率档位为3，功率开关管的开关频率指令为4KHz，当并网逆变器的输出功率档位为4，功率开关管的开关频率指令为3KHz。
步骤2：在当前控制周期内，通过电压传感器实时采样电网电压值，通过电流传感器采样检测并网电流值，根据电网电压值和并网电流值计算出当前并网逆变器的输出功率。
步骤3：根据计算得到的当前并网逆变器的输出功率值，确定该并网逆变器的输出功率值所处划分的档位所对应设定的功率开关管的开关频率指令值。
步骤4：将当前功率开关管的开关频率值与当前并网逆变器的输出功率值所处划分的档位所对应设定的功率开关管的开关频率指令值进行比较，若当前功率开关管的开关频率值与当前并网逆变器的输出功率值所处划分的档位所对应设定的功率开关管的开关频率指令值不相等，则在下一个控制周期并网逆变器的逆变过零点时，将功率开关管的开关频率值调整到前一控制周期并网逆变器的输出功率值所处划分的档位所对应设定的开关频率指令值。
具体程序的工作流程如图2所示。当并网逆变器的输出功率档位等于1，若此时功率开关管的开关频率不等于6KHz，为保证系统的可靠性，在逆变输出过零点时，调整功率开关管的频率为6KHz；当并网逆变器的输出功率档位等于2，若此时功率开关管的开关频率不等于5KHz，为保证系统的可靠性，在逆变输出过零点时，调整功率开关管的频率为5KHz；当并网逆变器的输出功率档位等于3，若此时功率开关管的开关频率不等于4KHz，为保证系统的可靠性，在逆变输出过零点时，调整功率开关管的频率为4KHz；当并网逆变器的输出功率档位等于4，若此时功率开关管的开关频率不等于3KHz，为保证系统的可靠性，在逆变输出过零点时，调整功率开关管的频率为3KHz。
本发明可用于光伏领域，当太阳光照的增强，并网逆变器的输出功率也增大，此时并网的电流谐波较小，可通过降低功率开关管的开关频率值来减少并网逆变器的开关损耗，提高并网逆变器的逆变效率；当太阳光照的较弱，并网逆变器的输出功率也降低，此时并网的电流谐波较大，通过提高功率开关管的开关频率值来减少并网的电流谐波，总而言之，根据并网逆变器的输出功率值来动态调整功率开关管的开关频率值，有利提高并网逆变器的性能。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种可变开关频率提高并网性能的方法，但本发明并不局限于实施例，本领域的技术人员可以意识到，结合本发明说明书所公开描述的一种可变开关频率提高并网性能的方法能够采用硬件方式实现，也可以采用软件方式实现，还可以采用硬件和软件结合的方式实现，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (4)
1.一种可变开关频率提高并网性能的方法，其特征在于：实时检测电网电压值和并网逆变器的并网电流值，根据电网电压值和并网电流值计算出并网逆变器的输出功率值，根据并网逆变器的输出功率值，动态调整并网逆变器的功率开关管的开关频率值；按以下步骤：
步骤1：将并网逆变器的输出功率值最低限和最高限的工作范围划分成至少两个档位，每个档位对应设定有功率开关管的开关频率指令值；
步骤2：在当前控制周期内，检测电网电压值和并网逆变器的并网电流值，根据电网电压值和并网电流值计算出当前并网逆变器的输出功率值；
步骤3：根据计算得到的当前并网逆变器的输出功率值，确定当前并网逆变器的输出功率值所处划分的档位所对应设定的功率开关管的开关频率指令值；
步骤4：将当前功率开关管的开关频率值与当前并网逆变器的输出功率值所处划分的档位所对应设定的功率开关管的开关频率指令值进行比较，若当前功率开关管的开关频率值与当前并网逆变器的输出功率值所处划分的档位所对应设定的功率开关管的开关频率指令值不相等，则在下一个控制周期并网逆变器的逆变过零点时，将功率开关管的开关频率值调整到前一控制周期并网逆变器的输出功率值所处划分的档位所对应设定的开关频率指令值。
2.根据权利要求1所述的一种可变开关频率提高并网性能的方法，其特征在于：所述并网逆变器的输出功率值为低值档位，则所对应功率开关管的开关频率指令值为高值；所述并网逆变器的输出功率值为高值档位时，则所对应的功率开关管的开关频率指令值为低值。
3.根据权利要求1所述的一种可变开关频率提高并网性能的方法，其特征在于：当并网逆变器的输出功率值位于所划分其中一个档位中时，持续一段时间后确定并网逆变器的输出功率值位于该档位。
4.根据权利要求3所述的一种可变开关频率提高并网性能的方法，其特征在于：当并网逆变器的输出功率值位于所划分其中一个档位中时，持续2-20秒后确定并网逆变器的输出功率值位于该档位。
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