CN104038036B - 悬浮电压抑制方法、装置、逆变器控制系统及其逆变器 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种悬浮电压抑制方法，应用于多路输入多级式逆变器，该方法包括：确定所述逆变器的悬空支路，所述悬空支路为输入电压小于预设电压的支路；向与所述悬空支路相连的所述逆变器的第一级功率变换电路连续发送开关管驱动信号，直至判断得到所述悬空支路的输入电压不小于所述预设电压，从而在不降低所述逆变器的转换效率和采样精度，且不增加硬件成本的前提下，达到抑制逆变器输入侧的悬浮电压的目的。此外，本申请还公开了一种悬浮电压抑制装置、逆变器控制系统和多路输入多级式逆变器。

Description

悬浮电压抑制方法、装置、逆变器控制系统及其逆变器
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，更具体地说，涉及一种悬浮电压抑制方法、悬浮电压抑制装置、逆变器控制系统及其多路输入多级式逆变器。
背景技术
光伏逆变器是光伏发电系统的能量转换装置，用于将光伏电池板产生的直流电转换成交流电后送入电网。在现有的光伏逆变器中，尤以同时具备多路输入和多级功率变换电路的光伏逆变器(又称多路输入多级式逆变器)应用最为广泛，其中所述多路输入和第一级所述功率变换电路一一对应相连。
但是，当所述多路输入多级式逆变器处于独立输入模式时，逆变器控制系统中用于采样各路输入电压的采样电路间会存在共地耦合，从而，当逆变器的个别支路未连接光伏电池板而悬空时，这些悬空支路上就会产生悬浮电压。所述悬浮电压的存在不仅会带来人员触电危险，还会使逆变器控制系统对逆变器的工作状态产生误判断，影响逆变器的正常运行。
现有的悬浮电压抑制方法主要有以下两种：
1)为各路输入并联放电电阻，以消耗悬浮电压，但是该方法不仅增加了硬件成本，还会降低逆变器的转换效率；
2)采用隔离放大器对各路输入电压进行采样，从而避免采样电路间共地耦合、抑制悬浮电压产生，但是该方法增加了硬件成本且会使采样精度降低。
因此，如何在不降低逆变器的转换效率和采样精度，且不增加硬件成本的前提下，达到抑制悬浮电压的目的，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种悬浮电压抑制方法、悬浮电压抑制装置、逆变器控制系统及其多路输入多级式逆变器，以在不降低多路输入多级式逆变器的转换效率和采样精度，且不增加硬件成本的前提下，达到抑制逆变器输入侧的悬浮电压的目的。
一种悬浮电压抑制方法，应用于多路输入多级式逆变器，该方法包括：
确定所述逆变器的悬空支路，所述悬空支路为输入电压小于预设电压的支路；
向与所述悬空支路相连的所述逆变器的第一级功率变换电路连续发送开关管驱动信号，直至判断得到所述悬空支路的输入电压不小于所述预设电压。
可选地，所述确定所述逆变器的悬空支路前，还包括：判断得到所述逆变器处于独立输入模式。
其中，所述向与所述悬空支路相连的所述逆变器的第一级功率变换电路连续发送开关管驱动信号，包括：向与所述悬空支路相连的所述逆变器的第一级功率变换电路连续发送占空比可调的开关管驱动信号。
其中，所述预设电压为所述逆变器的启动电压。
一种悬浮电压抑制装置，应用于多路输入多级式逆变器，该装置包括：
悬空支路确定单元，用于确定所述逆变器的悬空支路，所述悬空支路为输入电压小于预设电压的支路；
和与所述悬空支路确定单元相连的悬浮电压抑制单元，用于向与所述悬空支路相连的所述逆变器的第一级功率变换电路连续发送开关管驱动信号，直至判断得到所述悬空支路的输入电压不小于所述预设电压。
可选地，所述悬浮电压抑制装置还包括：与所述悬空支路确定单元相连的工作模式判定单元，用于判断得到所述逆变器处于独立输入模式。
其中，所述悬浮电压抑制单元包括：用于向与所述悬空支路相连的所述逆变器的第一级功率变换电路连续发送占空比可调的开关管驱动信号，直至所述悬空支路的输入电压不小于所述预设电压的悬浮电压抑制装置。
其中，所述预设电压为所述逆变器的启动电压。
一种逆变器控制系统，应用于多路输入多级式逆变器，该控制系统为用于确定所述逆变器的悬空支路，所述悬空支路为输入电压小于预设电压的支路；并向与所述悬空支路相连的所述逆变器的第一级功率变换电路连续发送开关管驱动信号，直至判断得到所述悬空支路的输入电压不小于所述预设电压的逆变器控制系统。
一种多路输入多级式逆变器，包括所述逆变器控制系统。
从上述的技术方案可以看出：本发明通过向与悬空支路相连的逆变器的第一级功率变换电路连续发送开关管驱动信号，让其开关管动作，从而利用所述第一级功率变换电路的自身损耗将悬空支路上的悬浮电压消耗掉，实现了对悬浮电压的有效抑制。相较于现有技术，本发明无需引入放电电阻和隔离放大器，仅涉及软件上的改进，因此不会对逆变器的转换效率、采样精度和硬件成本造成任何影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一公开的一种悬浮电压抑制方法流程图；
图2为现有技术公开的一种多路输入多级式逆变器结构示意图；
图3为本发明实施例二公开的一种悬浮电压抑制方法流程图；
图4为本发明实施例三公开的一种悬浮电压抑制装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明实施例一公开了一种悬浮电压抑制方法，应用于多路输入多级式逆变器，以在不降低所述逆变器的转换效率和采样精度，且不增加硬件成本的前提下，达到抑制逆变器输入侧的悬浮电压的目的，参见图1，该方法包括：
步骤101：确定多路输入多级式逆变器的悬空支路，所述悬空支路为输入电压小于预设电压的支路；
步骤102：向与所述悬空支路相连的所述逆变器的第一级功率变换电路连续发送开关管驱动信号；
步骤103：判断所述悬空支路的输入电压是否小于所述预设电压，当所述悬空支路的输入电压不小于所述预设电压时，本次悬浮电压抑制工作结束；否则，返回步骤102继续执行。
为便于本领域技术人员容易理解并应用本方案，下面结合多路输入多级式逆变器的拓扑结构，对本实施例所述的技术方案进行详述。
多路输入多级式逆变器的输入侧具有多条支路，当各条支路间彼此独立(即各条支路间不存在串并联关系)时，即可判定所述逆变器处于独立输入模式，此时容易发生采样电路间的共地耦合；所述共地耦合具体体现在：当所述逆变器输入侧的至少一条支路有光伏电池板接入，而个别支路却没有连接光伏电池板、处于悬空状态时，那么这些悬空支路就会产生悬浮电压。
以图2为例，该多路输入多级式逆变器的输入侧共有PV1和PV2两条彼此独立的支路，且每一支路通过一路直流-直流变换电路(即第一级功率变换电路)连接到共同的直流-交流变换电路(即第二级功率变换电路)上。此时，若PV1和PV2上均接入光电电池板，则光伏逆变器正常工作；若仅PV1上接入光电电池板，而PV2悬空的话，则在PV2上就会产生悬浮电压，干扰逆变器正常运行。
由于悬浮电压的电压值相对较低，因此本实施例以输入电压小于预设电压作为悬空支路的判定条件，从而很容易识别出PV2即为上述步骤101中所要确定的悬浮电压。具体的，所述步骤101的执行内容为：获取并判断所述逆变器的各路输入电压是否低于所述预设电压，当判断得到至少有一路所述输入电压低于所述预设电压时，则可确定所述逆变器的输入侧产生了悬浮电压，而存在所述悬浮电压的悬空支路就是这些输入电压小于所述预设电压的支路。
为了在不增加硬件成本的前提下抑制悬浮电压，上述步骤102-103利用软件上的改进来对PV2的悬浮电压进行抑制。具体的，所述步骤102-103的执行内容为：向与PV2相连的第一级功率变换电路(即上述直流-直流变换电路)连续发送开关管驱动信号，让其开关管动作，从而利用所述第一级功率变换电路的自身损耗来消耗悬浮电压，将PV2的电位下拉为零；而当PV2上接入光伏电池板(此时PV2的输入电压不小于所述预设电压)时，只需停止向所述第一级功率变换电路继续发送开关管驱动信号即可。其中，所述预设电压可设定为逆变器的启动电压，但并不局限。
此外需要说明的是，所述开关管驱动信号的占空比越大，所述第一级功率变换电路的自身损耗就越大，其对悬浮电压的抑制能力也就越强；但是，太大的占空比又会对逆变器的正常运行造成干扰，因此需要根据光伏逆变器的实际工况来合理设定所述占空比的大小，从而达到最优的效果。对应的，步骤102优选的执行方法为：向与所述悬空支路相连的第一级功率变换电路连续发送占空比可调的开关管驱动信号。
由上述描述可知，本实施例通过向与悬空支路相连的逆变器的第一级功率变换电路连续发送开关管驱动信号，利用所述第一级功率变换电路的自身损耗来将悬空支路上的悬浮电压消耗掉，实现了对悬浮电压的有效抑制。相较于现有技术，本实施例无需引入放电电阻和隔离放大器，仅涉及软件上的改进，因此不会对逆变器的转换效率、采样精度和硬件成本造成任何影响，解决了现有技术存在的问题。
实施例二：
基于实施例一，本发明实施例二公开了一种更为优选的悬浮电压抑制方法，参见图3，该方法还包括：
步骤101：判断多路输入多级式逆变器是否处于独立输入模式，当判断得到所述逆变器处于独立输入模式时，进入步骤102；
步骤102：确定所述逆变器的悬空支路，所述悬空支路为输入电压小于预设电压的支路；
步骤103：向与所述悬空支路相连的所述逆变器的第一级功率变换电路连续发送开关管驱动信号；
步骤104：判断所述悬空支路的输入电压是否小于所述预设电压，当所述悬空支路的输入电压不小于所述预设电压时，本次悬浮电压抑制工作结束；否则，返回步骤102继续执行。
相较于实施例一，本实施例二在确定逆变器的悬空支路前，还需要判断得到所述逆变器处于独立输入模式。由于逆变器处于独立输入模式是悬浮电压产生的前提条件，因此本实施例二仅在确定该条件满足时才进入步骤102，从而最大限度地防止悬浮电压抑制操作在逆变器开机之后误执行。
实施例三：
本发明实施例三公开了一种悬浮电压抑制装置，应用于多路输入多级式逆变器，以在不降低所述逆变器的转换效率和采样精度，且不增加硬件成本的前提下，达到抑制逆变器输入侧的悬浮电压的目的，参见图4，该装置包括：悬空支路确定单元100和悬浮电压抑制单元200；
其中，悬空支路确定单元100，用于确定所述逆变器的悬空支路，所述悬空支路为输入电压小于预设电压的支路，其中所述预设电压可设定为所述逆变器的启动电压；
悬浮电压抑制单元200与悬空支路确定单元100相连，用于向与所述悬空支路相连的所述逆变器的第一级功率变换电路连续发送开关管驱动信号，直至判断得到所述悬空支路的输入电压不小于所述预设电压。
其中，悬浮电压抑制单元200具体包括：用于向与所述悬空支路相连的所述逆变器的第一级功率变换电路连续发送占空比可调的开关管驱动信号，直至所述悬空支路的输入电压不小于所述预设电压的悬浮电压抑制装置。
可选地，仍参见图4，所述悬浮电压抑制装置还包括：与悬空支路确定单元100相连的工作模式判定单元300，用于判断得到所述逆变器处于独立输入模式。
实施例四：
本发明实施例四公开了一种逆变器控制系统，应用于多路输入多级式逆变器，以在不降低所述逆变器的转换效率和采样精度，且不增加硬件成本的前提下，达到抑制逆变器输入侧的悬浮电压的目的。具体的，该逆变器控制系统为用于确定所述逆变器的悬空支路，所述悬空支路为输入电压小于预设电压的支路；并向与所述悬空支路相连的所述逆变器的第一级功率变换电路连续发送开关管驱动信号，直至判断得到所述悬空支路的输入电压不小于所述预设电压的逆变器控制系统。
作为优选，所述逆变器控制系统还用于在确定所述逆变器的悬空支路前，判断得到所述悬空支路的输入电压不小于所述预设电压，其中所述预设电压可设定为所述逆变器的启动电压。
此外，本实施例四还公开了一种利用上述任一种逆变器控制系统的多路输入多级式逆变器。
综上所述，本发明通过向与悬空支路相连的逆变器的第一级功率变换电路连续发送开关管驱动信号，利用所述第一级功率变换电路的自身损耗来将悬空支路上的悬浮电压消耗掉，实现了对悬浮电压的有效抑制。相较于现有技术，本发明无需引入放电电阻和隔离放大器，仅涉及软件上的改进，因此不会对逆变器的转换效率、采样精度和硬件成本造成任何影响。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的悬浮电压抑制装置、逆变器控制系统和多路输入多级式逆变器而言，由于其与实施例公开的悬浮电压抑制方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种悬浮电压抑制方法，应用于多路输入多级式逆变器，所述逆变器的输入侧有多条彼此独立的支路，且每一支路都通过一路直流-直流变换电路连接到共同的直流-交流变换电路上，其中，所述直流-直流变换电路被称为第一级功率变换电路，其特征在于，该方法包括：
确定所述逆变器的悬空支路，其中所述悬空支路为输入电压小于预设电压的支路；
向与所述悬空支路相连的所述逆变器的第一级功率变换电路连续发送开关管驱动信号，直至判断得到所述悬空支路的输入电压不小于所述预设电压。
2.根据权利要求1所述的悬浮电压抑制方法，其特征在于，所述确定所述逆变器的悬空支路前，还包括：
判断得到所述逆变器处于独立输入模式。
3.根据权利要求1或2所述的悬浮电压抑制方法，其特征在于，所述向与所述悬空支路相连的所述逆变器的第一级功率变换电路连续发送开关管驱动信号，包括：向与所述悬空支路相连的所述逆变器的第一级功率变换电路连续发送占空比可调的开关管驱动信号。
4.根据权利要求1所述的悬浮电压抑制方法，其特征在于，所述预设电压为所述逆变器的启动电压。
5.一种悬浮电压抑制装置，应用于多路输入多级式逆变器，所述逆变器的输入侧有多条彼此独立的支路，且每一支路都通过一路直流-直流变换电路连接到共同的直流-交流变换电路上，其中，所述直流-直流变换电路被称为第一级功率变换电路，其特征在于，该装置包括：
悬空支路确定单元，用于确定所述逆变器的悬空支路，所述悬空支路为输入电压小于预设电压的支路；
和与所述悬空支路确定单元相连的悬浮电压抑制单元，用于向与所述悬空支路相连的所述逆变器的第一级功率变换电路连续发送开关管驱动信号，直至判断得到所述悬空支路的输入电压不小于所述预设电压。
6.根据权利要求5所述的悬浮电压抑制装置，其特征在于，还包括：与所述悬空支路确定单元相连的工作模式判定单元，用于判断得到所述逆变器处于独立输入模式。
7.根据权利要求5或6所述的悬浮电压抑制装置，其特征在于，所述悬浮电压抑制单元包括：用于向与所述悬空支路相连的所述逆变器的第一级功率变换电路连续发送占空比可调的开关管驱动信号，直至所述悬空支路的输入电压不小于所述预设电压的悬浮电压抑制装置。
8.根据权利要求5所述的悬浮电压抑制装置，其特征在于，所述预设电压为所述逆变器的启动电压。
9.一种逆变器控制系统，应用于多路输入多级式逆变器，所述逆变器的输入侧有多条彼此独立的支路，且每一支路都通过一路直流-直流变换电路连接到共同的直流-交流变换电路上，其中，所述直流-直流变换电路被称为第一级功率变换电路，其特征在于，该控制系统为用于确定所述逆变器的悬空支路，所述悬空支路为输入电压小于预设电压的支路；并向与所述悬空支路相连的所述逆变器的第一级功率变换电路连续发送开关管驱动信号，直至判断得到所述悬空支路的输入电压不小于所述预设电压的逆变器控制系统。
10.一种多路输入多级式逆变器，其特征在于，包括权利要求9所述的逆变器控制系统。
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