CN103412609B - 光伏并网逆变器的输出功率控制方法 - Google Patents

光伏并网逆变器的输出功率控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光伏并网逆变器的输出功率控制方法。大部分的光伏逆变器起机时是通过减小光伏电池板的输出电压来改变输出功率，虽然这样的做法最简单，但是光伏电池板的功率必然不是线性增加的过程。光伏并网逆变器的输出功率控制方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）根据要求计算功率上升的速率；（2）根据功率的跟踪响应速度；（3）利用滞环控制法跟踪功率给定；（4）当发现减小电压后，输出功率也在减小时，说明已经过了最大功率点，则功率滞环控制结束，进入正常最大功率跟踪算法。本发明能够利用简单的方法实现光伏并网逆变器的输出功率线性增长，并且增长的斜率可以通过简单的操作就修改。

Description

光伏并网逆变器的输出功率控制方法
技术领域
本发明涉及光伏并网逆变器的输出功率控制方法。
背景技术
在光伏并网逆变器中，其输出的并网功率是由输入侧所接的光伏电池板的功率决定的，光伏电池板的输出功率随着其输出电压和电流不同而变化，通常其输出电压和电流之间具有如图1（a）所示的关系曲线，因此其功率与输出电压之间也具有如图1（b）所示的关系曲线。相关的资料已经揭示光伏电池板的输出电流与电压之间具有式（1）所示的关系，输出功率p与v具有式（2）所示的关系：
（1）
（2）
其中的C1、C2、C3是与图1中所示的开路电压Voc、短路电流Isc、最大功率点电压Vmpp、最大功率点电流Impp相关的系数。由式（2）可以看出，输出功率p与电压v之间的关系并非线性关系。而大部分的光伏逆变器的起机时是通过减小光伏电池板的输出电压来改变输出功率，通常这种减小的方式是线性的去减小，因为这样的做法最简单，但是由于式（2）中的关系，当v线性减小的时候，光伏电池板的功率必然不是线性增加的过程。
但是近年有些国家的并网标准要求光伏逆变器在向电网输送功率的时候，其输出功率是一个线性增长的过程，从输出功率为0到满功率的过程，其功率上升曲线是一条直线。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以让光伏并网逆变器在起机的过程中输出的功率为一个线性增长的控制方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：光伏并网逆变器的输出功率控制方法，其特别之处在于：包括以下步骤：
（1）根据要求计算功率上升的速率，即在时间内上升瓦特功率，可得到每秒上升功率；
（2）根据功率的跟踪响应速度，给定一个功率后，最少需要时间才能跟踪到，确定每秒上升的功率应该分成N段给定，N≤；
（3）利用滞环控制法跟踪功率给定；
（4）当发现减小电压后，输出功率也在减小时，说明已经过了最大功率点，则功率滞环控制结束，进入正常最大功率跟踪算法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明能够利用简单的方法实现光伏并网逆变器的输出功率线性增长，并且增长的斜率可以通过简单的操作就修改。
附图说明
以下结合附图和实施方式详细说明本发明：
图1（a）光伏电池板的输出电流与输出电压特性曲线；
图1（b）光伏电池板的输出功率与输出电压特性曲线；
图2每秒的功率给定示意图；
图3每秒内功率给定的台阶划分示意图；
图4功率的滞环控制示意图。
具体实施方式
光伏并网逆变器的输出功率控制方法，在普通的光伏并网逆变器的负责控制光伏电池板输出电压的控制环外面增加一个功率控制环，这个功率控制环的控制方式为滞环控制。这样，通过线性缓慢的增加功率的给定，从而使输出的功率也为一个线性增长的方式。通常用功率测试仪器对输出功率进行测试时候，是1s采样一个点，即每秒采样的功率点连起来的线为一条近似的直线。
具体包括以下步骤：
（1）根据认证公司或者客户要求计算功率上升的速率，在时间内上升瓦特功率，可得到每秒上升功率，即期望在多长的时间上升到多大的功率，因此可以得出每一秒需要上升的功率；
（2）根据功率的跟踪快速性确定每秒上升的功率应该分成多少段给定。也就是说，需要根据系统对功率给定的响应速度来确定，每一秒上升的功率最多可以分成多少段，给定一个功率后，最少需要时间才能跟踪到，确定每秒上升的功率应该分成N段给定，N≤；
（3）利用滞环控制法跟踪功率给定。见图4，实际输出的功率Po是在参考功率给定Pref的上下波动，当检测到输出功率Po大于参考功率给定Pref时，控制使其减小，当输出功率Po大于功率给定Pref时，控制使其增大。通过控制光伏电池板的输出电压改变其输出功率Po。起机时候，也就是在峰值功率的右边时候，减小输出电压，功率就会增加。输出功率比目标功率大时，就增加输出电压，反之，则减小输出电压。
（4）当发现减小电压后，输出功率也在减小时，说明已经过了最大功率点，则功率滞环控制结束，进入正常最大功率跟踪算法。
在上述所述步骤中，假如光伏逆变器期望的功率上升速率为N秒上升到Pmax，则每秒上升的功率为Pmax/N，参见图2，考虑到光伏逆变器的输出电压的控制环的响应速度，即给定一个电压参考，其实际电压达到参考电压值所用的时间，为Tvloop，那么功率的给定参考变化的速度一定不能小于这个时间，否则会因为上一次的功率还没有跟踪到，则功率参考又变化到新的值而出错。本发明中要求Tvloop的时间不超过20ms，这个时间可以通过调节电压控制环的速度来决定，不在本发明讨论范围，那么在1秒内，功率的参考最多可以变化50次，也就是说Pmax/N最多可以分成50个台阶来给定，参见图3，也就是最终功率的给定是每20ms（也可以是n个20ms，可以自己定）增加Pmax*n/N*50。
在确定了最终功率的给定速率以后，在每一小段的功率给定中，见图3中t时间内，通过滞环控制来实现控制功率，将图3中t时间段放大来看，参见图4，因为光伏电池板的输出功率P与电压V存在的关系，所以，当输出功率Po在最大功率点右边时候，当输出功率Po大于Pref时，增加电压以降低Po，当Po小于Pref时，减小电压以增加Po。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (1)

1.光伏并网逆变器的输出功率控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）根据要求计算功率上升的速率，即在时间内上升瓦特功率，可得到每秒上升功率；
（2）根据功率的跟踪响应速度，给定一个功率后，最少需要时间才能跟踪到，确定每秒上升的功率应该分成N段给定，N≤；
（3）利用滞环控制法跟踪功率给定；
（4）当发现减小电压后，输出功率也在减小时，说明已经过了最大功率点，则功率滞环控制结束，进入正常最大功率跟踪算法。
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