CN103187863B - 光伏逆变器的开机控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光伏逆变器的开机控制方法和装置，该开机控制方法包括以下步骤：电压检测步骤，检测光伏电池的开路电压大于开机电压门限时执行开机判断步骤；开机判断步骤，发送开机信号给光伏逆变器并判断是否开启成功，不成功则执行电压递增步骤，成功则执行电压保存步骤；电压递增步骤，在当前的开机电压门限的基础上累加一次预设的电压步长值，并发送给电压检测步骤重新检测；电压保存步骤，保存当前的开机电压门限值作为下一次光伏逆变器开机时使用。本发明通过自动搜寻该光伏逆变器的最优开机电压门限，既能避免反复启机，又能让系统在下次启动时能够尽快运行，从而提高系统的总发电量。

Description

光伏逆变器的开机控制方法和装置

技术领域

本发明涉及太阳能发电技术领域，更具体地说，涉及一种光伏逆变器的开机控制方法和装置。

背景技术

目前，随着世界各国对节能减排的重视，政府加大对新能源的扶持力度，太阳能发电产业也得以快速发展。但是由于光伏电池发电量与光照，温度等外部环境密切相关，外部环境的不确定性导致光伏发电的不稳定性，在夜晚或者多云等情况下，太阳电池不能提供能量时要求光伏发电设备关闭，当条件合适时要求光伏逆变器能自动启动为电网提供能量。如何能准确判断当时光伏电池是否能为电网供电，避免光伏逆变器反复重启成为一个突出的问题。

现有的光伏逆变器避免反复启动的控制方法主要有以下两种：

第一种方法仅通过判断光伏电池电压来判断此时光伏电池是否能提供充足的能量，如果光伏电池电压大于一定值，则启动光伏逆变器，如果启动失败，则等待一段时间，重新判断启动，直到能完成整个启动过程，并网发电。该方法不增加硬件，只是判断光伏电池的输出电压来决定是否自动启动逆变器。图1为光伏电池的输出电压和输出电流的V-I曲线，图2为光伏电池的输出功率和输出电压的P-V曲线。从图中可以看出，在光强不同的情况下，输出的开路电压比较接近，软件很难选择门槛。如果门槛低于实际值，经常出现误判现象，则在清晨、傍晚或者傍晚等临界状态时反复启动而不能进入正式发电状态；如果门槛高于实际值，则会在可以启机不能立即启机，从而减少系统发电量。

第二种方法通过增加负载来判断。具体如图3所示，在光伏逆变器20关机没有工作时，将负载30投入，观察光伏电池10电压，当在负荷情况下，光伏电池10电压满足光伏逆变器20开机的电压值，则断开负载30，开启光伏逆变器20即可。该方法虽然可以解决第一种方法的反复启动问题，但是却额外的增加硬件，提高设备成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有光伏逆变器的开机控制方法避免反复启机的效果不佳或成本高的缺陷，提供一种能够有效避免重复启机的光伏逆变器的开机控制方法和装置。

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的开机控制方法，包括以下步骤：

电压检测步骤，检测光伏电池的开路电压，在判断其大于开机电压门限时执行开机判断步骤，否则重新检测；

开机判断步骤，发送开机信号给光伏逆变器，并判断光伏逆变器是否开启成功，不成功则执行电压递增步骤，成功则执行电压保存步骤；

电压递增步骤，在当前的开机电压门限的基础上累加一次预设的电压步长值，并发送给电压检测步骤重新检测并判断；

电压保存步骤，保存当前的开机电压门限值到掉电存储设备，作为下一次光伏逆变器开机时的电压检测步骤的开机电压门限使用。

在本发明所述的光伏逆变器的开机控制方法中，所述电压保存步骤在当前的开机电压门限值的基础上减去预设的回调电压值作为下一次光伏逆变器开机时的开机电压门限使用。

在本发明所述的光伏逆变器的开机控制方法中，所述电压检测步骤在判断光伏电池的开路电压大于开机电压门限并维持预设时间时启动开机判断步骤。

本发明还提供了一种光伏逆变器的开机控制装置，包括：

电压检测模块，与光伏电池相连，用于检测光伏电池的开路电压，在判断其大于开机电压门限时启动开机判断模块，否则重新检测，所述开机电压门限保存于掉电存储设备；

开机判断模块，与电压检测模块和光伏逆变器相连，用于发送开机信号给光伏逆变器，并判断光伏逆变器是否开启成功，不成功则发送电压递增信号给电压修正模块，成功则发送保存信号给电压修正模块；

电压修正模块，与开机判断模块和电压检测模块相连，用于在接收电压递增信号时，在当前的开机电压门限的基础上累加一次预设的电压步长值，并发送给电压检测模块重新检测并判断；所述电压修正模块在接收保存信号后，保存当前的开机电压门限值给电压检测模块作为下一次光伏逆变器开机时的开机电压门限使用。

在根据本发明所述的光伏逆变器的开机控制装置中，所述电压修正模块在接收保存信号后，在当前的开机电压门限值的基础上减去预设的回调电压值作为下一次光伏逆变器开机时的开机电压门限使用。

在根据本发明所述的光伏逆变器的开机控制装置中，所述电压检测模块在判断光伏电池的开路电压大于开机电压门限并维持预设时间时启动开机判断模块。

本发明还提供了一种太阳能发电系统，包括光伏电池以及与之相连的光伏逆变器，还包括如上所述的光伏逆变器的开机控制装置。

实施本发明的光伏逆变器的开机控制方法和装置，具有以下有益效果：本发明通过对设置的开机电压门限是否能够满足光伏逆变器的成功开启进行判断，并在不能满足成功开启时调整开机电压门限，从而搜寻该光伏逆变器的最优开机电压门限，既能避免反复启机，又能让系统在下次启动时能够尽可能快利用该最优开机电压门限开机运行，从而提高系统的总发电量。

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为光伏电池的输出电压和输出电流的V-I曲线；

图2为光伏电池的输出功率和输出电压的P-V曲线；

图3为现有技术中第二种光伏逆变器的开机控制电路图；

图4为根据本发明的优选实施例中光伏逆变器的开机控制方法的流程图；

图5为根据本发明的优选实施例中太阳能发电系统的原理框图。

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。

本发明构思了一种光伏逆变器的开机控制方法和装置，以及采用该装置的太阳能发电系统，用以自动搜寻并记录光伏逆变器的最优开机电压门限，既能避免反复启机，又能让系统在清晨尽可能快的开机运行，从而提高系统的总发电量。

如图1和图2所示，光伏电池的输出电压和输出电流受外部环境影响，如光照强度、温度。因此不同的光照强度，对应的光伏电池的开路电压不一致，光伏电池可以提供的输出功率也不一致。由图1和图2可知，光伏电池的开路电压越高，可知相应的光照强度也就越大，因此光伏电池可以提供的输出功率也就越大。只有当光伏电池提供的功率大于光伏逆变器的空载功耗并有一定裕量时，光伏逆变器才能顺利进入稳定发电状态，不会反复启机。而不同的光伏电池，和不同的光伏逆变器，其达到稳定发电运行的状态时的开路电压并不确定。

因此，本发明针对上述情况，提出一种光伏逆变器的开机控制方法，通过自动搜索光伏逆变器的最优开机电压门限来实现开机优化的目的，避免重复启机。

请参阅图4，为根据本发明的优选实施例中光伏逆变器的开机控制方法的流程图。如图4所示，该实施例提供的光伏逆变器的开机控制方法开始于步骤S401：

随后，在步骤S402中，执行电压检测步骤，检测光伏电池的开路电压，并在判断该光伏电池的开路电压大于开机电压门限时执行开机判断步骤，包括步骤S403和S404，否则返回步骤S402重新检测。在一些优选的实施例中，电压检测步骤在判断光伏电池的开路电压大于开机电压门限并维持预设时间时启动开机判断步骤。根据光伏电池的曲线特性，当该光伏逆变器初次启动时，可以为设备设置开机电压门限为V0，当光伏电池的开路电压PV大于V0并且维持1分钟，该时间可根据具体情况设置，则执行开机判断步骤。如果没有达到则可以间隔时间重新检测，直至光伏电池的开路电压PV大于开机电压门限。

随后，在步骤S403中，发送开机信号给光伏逆变器，以启动光伏逆变器。

随后，在步骤S404中，判断光伏逆变器是否开启成功，不成功则转步骤S405执行电压递增步骤，成功则转步骤S406执行电压保存步骤。如果启动过程中光伏电池的开路电压PV欠压，光伏电池提供的功率无法使得光伏逆变器进入发电运行状态，则判定当前设置的开机电压门限过低，需要进行修正，因此执行电压递增步骤。如果启动过程中光伏电池的开路电压PV足以使得光伏逆变器进入稳定发电状态，则判定当前设置的开机电压门限为本台光伏逆变器实际的开机电压门限Vact。

随后，在步骤S405中，执行电压递增步骤，在当前的开机电压门限的基础上累加一次预设的电压步长值Vinc，并发送给步骤S402执行电压检测步骤重新检测并判断。在执行一次电压递增步骤后的开机电压门限为V1＝V0+Vinc。以此类推，经过n次后的开机电压门限为Vn＝V0+n*Vinc。将经过电压递增步骤后的开机电压门限发送给步骤S402重新检测光伏电池的开路电压，在其大于调整后的开机电压门限时执行开机判断步骤，再次判断调整后的开机电压门限是否使得光伏逆变器开启成功，如果成功则该调整后的开机电压门限为本台光伏逆变器最佳开机电压门限Vact，如果不成功则再执行一次电压递增步骤，继续调高开机电压门限，再继续进行电压检测步骤的检测和判断，直至光伏逆变器开启成功。

随后，在步骤S406中，执行电压保存步骤，保存当前的开机电压门限值作为下一次光伏逆变器开机时的电压检测步骤的开机电压门限使用。若当前的开机电压门限值经过n次电压递增步骤使得光伏逆变器开启成功，进入稳定发电状态，则确定本台光伏逆变器最佳开机电压门限Vact为通过上述办法搜索到的开机电压门限Vn＝V0+n*Vinc。其中，n＝1、2、3……。在一些实施例中，可以将该最佳开机电压门限Vact作为下一次光伏逆变器开机时的开机电压门限使用，可减少系统再次启机时的搜寻次数。系统下电后重新上电则从掉电存储设备恢复掉电前保存的最佳开机电压门限Vact，在此基础上进行自动搜索，可以减少开机时的搜寻次数。

在一些优选的实施例中，为了防止某些意外导致通过开机搜索得到最佳开机电压门限Vact越来越高于实际的最佳开机电压门限，在电压保存步骤中在当前的开机电压门限值的基础上减去预设的回调电压值Vdec作为下一次光伏逆变器开机时的开机电压门限使用。即修正后的最佳开机电压门限Vact＝V0+n*Vinc－Vdec＝Vn－Vdec，并且将修正后的最佳开机电压门限Vact保存于EEPROM或者其他掉电存储设备，作为下次重新自动开机时的光伏逆变器的开机电压门限使用，可减少系统再次启机时的搜寻次数。减去回调电压值Vdec的目的是为了使开机电压门限可以向低电压方向搜索，防止某些意外导致开机电压门限越来越高于实际的最佳开机电压，并且无法被修正，导致实际开机时的光照条件光伏电池所能提供的功率远大于光伏逆变器空载运行功率时光伏逆变器才会开机，使得太阳能发电系统的能量浪费。回调电压值Vdec的大小根据太阳能发电系统的实际情况确定。

最后，该实施例的光伏逆变器的开机控制方法结束于步骤S407。

请参阅图5，为根据本发明的优选实施例中太阳能发电系统的原理框图。如图5所示，该实施例中提供了一种光伏逆变器的开机控制装置40，以及采用该光伏逆变器的开机控制装置40的太阳能发电系统。

该太阳能发电系统包括光伏电池10和光伏逆变器20。其中，光伏电池10用于把太阳的光能直接转化为电能。光伏逆变器20用于把光伏电池10输出的直流电力转换成交流电力传输给后续电网或电源。

光伏逆变器的开机控制装置40包括电压检测模块41、开机判断模块42和电压修正模块43。

其中，电压检测模块41与光伏电池10相连，用于检测光伏电池10的开路电压，在判断其大于开机电压门限时启动开机判断模块42，否则该电压检测模块41重新检测光伏电池10的开路电压并继续判断直至大于开机电压门限。在一些优选的实施例中，电压检测模块41在判断光伏电池10的开路电压大于开机电压门限并维持预设时间时启动开机判断模块42。根据光伏电池10的曲线特性，当该光伏逆变器20初次启动时，可以为设备设置开机电压门限为V0，当光伏电池10的开路电压PV大于V0并且维持1分钟，该时间可根据具体情况设置，则执行开机判断步骤。如果没有达到则可以间隔时间后重新检测，直至光伏电池10的开路电压PV大于开机电压门限。

开机判断模块42与电压检测模块41和光伏逆变器20相连，用于发送开机信号给光伏逆变器20以启动光伏逆变器，并判断光伏逆变器20是否开启成功，不成功则发送电压递增信号给电压修正模块43，成功则发送保存信号给电压修正模块43。如果启动过程中光伏电池10的开路电压PV欠压，光伏电池10提供的功率无法使得光伏逆变器20进入发电运行状态，则判定当前设置的开机电压门限过低，需要进行修正，因此发送电压递增信号给电压修正模块43执行电压递增操作。如果启动过程中光伏电池10的开路电压PV足以使得光伏逆变器20进入稳定发电状态，则判定当前设置的开机电压门限为本台光伏逆变器20实际的开机电压门限Vact。

电压修正模块43，与开机判断模块42和电压检测模块41相连，用于在接收电压递增信号时，在当前的开机电压门限的基础上累加一次预设的电压步长值Vinc，并发送给电压检测模块41重新检测并判断。在执行一次电压递增步骤后的开机电压门限为V1＝V0+Vinc。以此类推，经过n次后的开机电压门限为Vn＝V0+n*Vinc。将经过电压递增步骤后的开机电压门限发送给电压检测模块41重新检测光伏电池10的开路电压，在其大于调整后的开机电压门限时再次启动开机判断模块42，再次判断调整后的开机电压门限是否使得光伏逆变器20开启成功，如果成功则该调整后的开机电压门限为本台光伏逆变器20最佳开机电压门限Vact，如果不成功则电压修正模块43再执行一次电压递增操作，继续调高开机电压门限，再继续由电压检测模块41进行检测和判断，直至光伏逆变器20开启成功。

电压修正模块43还在接收保存信号后，保存当前的开机电压门限值给电压检测模块41作为下一次光伏逆变器20开机时的开机电压门限使用。若当前的开机电压门限值经过n次电压递增步骤使得光伏逆变器20开启成功，进入稳定发电状态，则确定本台光伏逆变器20最佳开机电压门限Vact为通过上述办法搜索到的开机电压门限Vn＝V0+n*Vinc。其中，n＝1、2、3……。在一些实施例中，可以将该最佳开机电压门限Vact作为下一次光伏逆变器20开机时的开机电压门限使用，可减少系统再次启机时的搜寻次数。系统下电后重新上电则从掉电存储设备恢复掉电前保存的最佳开机电压门限Vact，在此基础上进行自动搜索，可以减少开机时的搜寻次数。

在一些优选的实施例中，电压修正模块43为了防止某些意外导致通过开机搜索得到最佳开机电压门限Vact越来越高于实际的最佳开机电压门限，在当前的开机电压门限值的基础上减去预设的回调电压值Vdec作为下一次光伏逆变器20开机时的开机电压门限使用。即修正后的最佳开机电压门限Vact＝V0+n*Vinc－Vdec＝Vn－Vdec，并且将修正后的最佳开机电压门限Vact保存于EEPROM或者其他掉电存储设备，作为下次重新自动开机时的光伏逆变器20的开机电压门限使用，可减少系统再次启机时的搜寻次数。减去回调电压值Vdec的目的是为了使开机电压门限可以向低电压方向搜索，防止某些意外导致开机电压门限越来越高于实际的最佳开机电压，并且无法被修正，导致实际开机时的光照条件光伏电池10所能提供的功率远大于光伏逆变器20空载运行功率时光伏逆变器20才会开机，使得太阳能发电系统的能量浪费。回调电压值Vdec的大小根据太阳能发电系统的实际情况确定。

本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合或材料，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。

Claims (7)

1.一种光伏逆变器的开机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

电压检测步骤，检测光伏电池的开路电压，在判断其大于开机电压门限时执行开机判断步骤，否则重新检测；

开机判断步骤，发送开机信号给光伏逆变器，并判断光伏逆变器是否开启成功，不成功则执行电压递增步骤，成功则执行电压保存步骤；

电压递增步骤，在当前的开机电压门限的基础上累加一次预设的电压步长值，并发送给电压检测步骤重新检测并判断；

电压保存步骤，保存当前的开机电压门限值到掉电存储设备，作为下一次光伏逆变器开机时的电压检测步骤的开机电压门限使用。

2.根据权利要求1所述的光伏逆变器的开机控制方法，其特征在于，所述电压保存步骤在当前的开机电压门限值的基础上减去预设的回调电压值作为下一次光伏逆变器开机时的开机电压门限使用。

3.根据权利要求1所述的光伏逆变器的开机控制方法，其特征在于，所述电压检测步骤在判断光伏电池的开路电压大于开机电压门限并维持预设时间时启动开机判断步骤。

4.一种光伏逆变器的开机控制装置，其特征在于，包括：

电压检测模块，与光伏电池相连，用于检测光伏电池的开路电压，在判断其大于开机电压门限时启动开机判断模块，否则重新检测，所述开机电压门限保存于掉电存储设备；

开机判断模块，与电压检测模块和光伏逆变器相连，用于发送开机信号给光伏逆变器，并判断光伏逆变器是否开启成功，不成功则发送电压递增信号给电压修正模块，成功则发送保存信号给电压修正模块；

电压修正模块，与开机判断模块和电压检测模块相连，用于在接收电压递增信号时，在当前的开机电压门限的基础上累加一次预设的电压步长值，并发送给电压检测模块重新检测并判断；所述电压修正模块在接收保存信号后，保存当前的开机电压门限值给电压检测模块作为下一次光伏逆变器开机时的开机电压门限使用。

5.根据权利要求4所述的光伏逆变器的开机控制装置，其特征在于，所述电压修正模块在接收保存信号后，在当前的开机电压门限值的基础上减去预设的回调电压值作为下一次光伏逆变器开机时的开机电压门限使用。

6.根据权利要求4所述的光伏逆变器的开机控制装置，其特征在于，所述电压检测模块在判断光伏电池的开路电压大于开机电压门限并维持预设时间时启动开机判断模块。

7.一种太阳能发电系统，包括光伏电池以及与之相连的光伏逆变器，其特征在于，还包括权利要求4-6中任意一项所述的光伏逆变器的开机控制装置。