CN104270004B - 一种光伏逆变器控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光伏逆变器的控制方法和系统，通过获取光伏逆变器的当前状态值，利用预设的对应规则确定与该当前状态值对应的开关频率，并将其作为目标开关频率，调整该光伏逆变器的电压调整电路的当前开关频率，以减少当前状态下光伏逆变器的电压调整电路自身损耗，提高该光伏逆变器在弱光工作条件下的工作效率，从而提高发电量。

Description

一种光伏逆变器控制方法和系统

技术领域

本发明主要涉及光伏发电系统应用领域，更具体地说是涉及一种光伏逆变器控制方法和系统。

背景技术

光伏逆变器是应用在太阳能发电系统中的逆变器，是光伏发电系统中的一个重要部件，其效率的高低直接影响光伏发电系统效率的高低，目前市场上常见的光伏逆变器，其前级电路通常为用来实现最大功率点跟踪的DC-DC变换电路，后级电路为用来将DC-DC变换电路输出的直流电变换为交流电并输送至电网的逆变电路。在实际应用中，在日出、日落，多云等光照较弱的工作环境下，太阳能电池输出的电压往往无法达到后级逆变母线要求的电压，此时，为了保证光伏逆变器可靠工作，如图1所示的光伏逆变器的结构示意图，其前级DC-DC变换电路通常采用结构相对简单的电压调整电路，如Boost电路，按照一定频率对其中开关管S占空比进行调节，从而得到逆变所需的输出电压。

然而，经研究发现，Boost电路中开关管S的工作频率与该Boost电路的损耗直接相关，且该Boost电路中各类型的损耗情况会随着光伏逆变器的功率变化而变化，由此可见，现有的这种采用固定频率控制Boost电路中的开关管的方式无法有效地降低该Boost电路自身损耗，影响了光伏逆变器的效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光伏逆变器控制方法和系统，通过改变光伏逆变器中Boos电路的工作频率，降低了该Boos电路的自身损耗，从而提高了该光伏逆变器的工作效率，增加了发电量。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：

一种光伏逆变器的控制方法，包括：

获取光伏逆变器的当前状态值；

利用预设的对应规则确定与所述当前状态值对应的开关频率，作为目标开关频率；

按照所述目标开关频率，对所述光伏逆变器的电压调整电路进行控制。

优选的，所述利用预设的对应规则确定与所述当前状态值对应的开关频率，作为目标开关频率包括：

将所述当前状态值与预设的各频率档次状态阈值进行比较，确定所述当前状态值所属目标频率档次；

利用预设的各频率档位与所述光伏逆变器的电压调整电路的开关频率的对应关系，确定与所述目标频率档位对应的目标开关频率。

优选的，所述利用预设的对应规则确定与所述当前状态值对应的开关频率，作为目标开关频率包括：

利用预设函数，确定与所述当前状态值对应的开关频率，作为目标开关频率。

优选的，所述将所述当前状态值与预设的各频率档次状态阈值进行比较，确定所述当前状态值所属目标频率档次包括：

按照预设的频率档次的状态阈值从小到大的顺序，判断所述当前状态值是否大于预设的频率档次的状态阈值；

如果是，将当前判断的频率档次作为目标频率档次；

如果否，则继续判断所述当前状态值是否大于下一个频率档次的状态阈值，直至确定出目标频率档次为止。

优选的，所述将所述当前状态值与预设的各频率档次状态阈值进行比较，确定所述当前状态值所属目标频率档次包括：

计算所述当前状态值与预设的任一频率档次的状态阈值的差值；

利用所述差值与相邻频率档次的状态阈值的变量，确定目标频率档位。

优选的，当确定目标开关频率时，经过第一预设时间后，再按照所述目标开关频率，对所述光伏逆变器的电压调整电路进行控制。

优选的，所述当前状态值具体为所述光伏逆变器的电压调整电路的输入电流、或所述光伏逆变器的Boost电路的输入电流输入电压、或所述光伏逆变器的逆变电路的输入电流，或所述光伏逆变器的逆变电路的输入电压，或所述光伏逆变器的当前功率。

优选的，当所述当前状态值为所述光伏逆变器的当前功率时，所述获取光伏逆变器的当前状态值包括：

采集所述光伏逆变器的当前电流值和当前电压值；

利用所述当前电流值和所述当前电压值，计算所述光伏逆变器的当前功率。

一种光伏逆变器的控制系统，包括：

获取模块，用于获取光伏逆变器的当前状态值；

确定模块，用于利用预设规则确定与所述当前状态值对应的开关频率，作为目标开关频率；

控制模块，用于按照所述目标开关频率，对所述光伏逆变器的电压调整电路进行控制。

优选的，所述确定模块包括：

比较确定单元，用于将所述当前状态值与预设的各频率档次状态阈值进行比较，确定所述当前状态值所属目标频率档次；

第一确定单元，用于利用预设的各频率档位与所述光伏逆变器的电压调整电路的开关频率的对应关系，确定与所述目标频率档位对应的目标开关频率。

由此可见，与现有技术相比，本申请提供了一种光伏逆变器的控制方法和系统，通过获取光伏逆变器的当前状态值，利用预设的对应规则确定与该当前状态值对应的开关频率，并将其作为目标开关频率，调整该光伏逆变器的电压调整电路的当前开关频率，以减少当前状态下光伏逆变器的电压调整电路自身损耗，提高该光伏逆变器在弱光工作条件下的工作效率，从而提高发电量。

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为现有的光伏逆变器的结构示意图；

图2为本发明一种光伏逆变器的控制方法实施例的流程示意图；

图3为本发明另一种光伏逆变器的控制方法具体实施例的流程示意图；

图4为本发明一种光伏逆变器的控制系统实施例的结构示意图。

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。

在实际应用中，结合图1所示的光伏逆变器的结构示意图，当太阳能电池输出电压达到逆变级母线要求的电压时，电压调整电路(图1以Boost电路为例进行说明)是不工作的，通过开关K(或者二极管等)来切换控制，即闭合开关K。但是，当日出，日落，多云等弱光情况出现时，太阳能电池输出的电压达不到逆变级母线要求的电压，此时，断开开关K，控制Boost电路开始工作，即通过Boost电路进行MPPT跟踪。

此时，为了减少当前状态下光伏逆变器的Boost电路自身损耗，提高该光伏逆变器在弱光工作条件下的工作效率，以提高发电量，本申请提供了一种光伏逆变器的控制方法和系统，通过获取光伏逆变器的当前状态值，利用预设的对应规则确定与该当前状态值对应的开关频率，并将其作为目标开关频率，调整该光伏逆变器的Boost电路的当前开关频率，以减少当前状态下光伏逆变器的Boost电路自身损耗，提高该光伏逆变器在弱光工作条件下的工作效率，从而提高发电量。

实施例一：

参照图2所示的本发明一种光伏逆变器的控制方法实施例的流程示意图，应用于光伏发电系统，该方法可以包括以下步骤：

步骤S11：获取光伏逆变器的当前状态值。

本实施例中，该当前状态值具体可以为：该光伏逆变器的电压调整电路的输入电流、该光伏逆变器的电压调整电路的输入电流输入电压、该光伏逆变器的逆变电路的输入电流，该光伏逆变器的逆变电路的输入电压，或者该光伏逆变器的当前功率等，本发明对此不作具体限定。

其中，该电压调整电路可以为Boost电路、双Boost电路，buck-boost电路等，能够对光伏组件产生的电压进行升压和降压处理的电路，本发明对此不作具体限定，需要说明的是，由于本发明主要是为了提高光伏逆变器在弱光环境下的工作效率，因而，本发明中的电压调整电路实现的是升压功能，而对于该电压调整电路起到降压功能的控制过程与本实施例类似，本发明在此不再详述。

需要说明的是，对于本发明下述实施例的电压调整电路描述，是以Boost电路为例进行的，当该电压调整电路为双Boost电路，buck-boost电路等替他升/降压电路时，控制过程类似，本发明不再一一详述。

当所获取的当前状态值为该光伏逆变器的当前功率时，步骤S11具体可以包括：

采集光伏逆变器的当前电流值和当前电压值。

具体的，可以采集光伏逆变器的Boost电路的输入电流和电压，或输出电流和电压，或者，该采集光伏逆变器的其他电路的输入电流和电压，或输出电流和电压。

利用所述当前电流值和所述当前电压值，计算所述光伏逆变器的当前功率。

其中，根据系统具体采集的哪一部分的电流和电压，确定所计算的功率为那部分的当前功率。

步骤S12：利用预设的对应规则确定与所述当前状态值对应的开关频率，作为目标开关频率。

本实施例所利用的预设的对应规则可以是通过根据光伏逆变器不同工作状态下Boost电路的自身损耗的情况，将Boost电路的开关管的工作频率即开关频率划分成n个频率档次，并确定每个频率档次对应的状态值的下限值即状态阈值。

在实际应用中，Boost电路的自身损耗通常包括开关管和二极管的开关损耗，导通损耗、电感的铜损、磁滞损耗等，其中，开关损耗和磁滞损耗均与开关管的工作频率相关，即开关管工作在不同的频率下，该Boost电路的开关损耗和/或磁滞损耗不同，所以，本发明为了降低该Boost电路的自身损耗，将根据光伏逆变器在不同工作状态下，其Boost电路的自身损耗的变化情况，完成其开关频率的划分。

当然，也可以根据上述光伏逆变器的开关频率的变化、Boost电路的自身损耗的变化以及相应的光伏逆变器的当前状态值的变化，确定一函数模型，并将该函数模型作为预设的对应规则。

步骤S13：按照所述目标开关频率，对所述光伏逆变器的电压调整电路进行控制。

基于上述分析可知，本发明实施例在获取光伏逆变器的当前状态值之后，通过预设的对应规则确定出与该当前状态值对应的开关频率，即当前状态下使电压调整电路自身损耗最小对应的开关管的频率，并将其作为目标开关频率，调整该光伏逆变器的电压调整电路的当前开关频率，从而达到减少当前状态下光伏逆变器的电压调整电路自身损耗的目的，提高该光伏逆变器在弱光工作条件下的工作效率，从而提高发电量。

实施例二：

参照图3所示的本发明另一种光伏逆变器的控制方法具体实施例的流程示意图，该方法具体可以包括以下步骤：

步骤S21：获取光伏逆变器的电压调整电路的当前状态值。

步骤S22：将所述当前状态值与预设的各频率档次状态阈值进行比较，确定所述当前状态值所属目标频率档次；

具体的，本实施例可以按照预设的频率档次的状态阈值从小到大的顺序，判断所述当前状态值是否大于预设的频率档次的状态阈值，如果是，将当前判断的频率档次作为目标频率档次，如果否，则继续判断所述当前状态值是否大于下一个频率档次的状态阈值，直至确定出目标频率档次为止。

可选的，当进行最小的频率档次的判断时，可经过一定的预设时间后，再进行下一次频率档次的判断或执行与其对应的开关频率，从而达到降低误操作或频繁地切换频率的目的。

对于确定目标频率档次的实现方式，除了上述按照预设的频率档次的状态阈值从小到大的顺序依次比较外，还可以计算所述当前状态值与预设的任一频率档次的状态阈值的差值，并利用所述差值与相邻频率档次的状态阈值的变量，确定目标频率档位，即计算该变量时所得差值的倍数，按照该倍数增大或减小该任一频率档次的序号，如该差值为正数，则说明所比较的该任一频率档次过低，需增大其序号即增大状态阈值，具体是根据相邻频率档次的状态阈值的变量确定需要增大几个频率档次，使得增大到的频率档次的状态阈值刚好大于当前状态值。

需要说明的是，本发明并不限于上述记载的两种目标频率档次的确定方式，只要能够确定出当前电压调整电路的自身损耗较小对应的目标频率档次即可，本发明在此不再一一详述。

步骤S23：利用预设的各频率档位与光伏逆变器的电压调整电路的开关频率的对应关系，确定与该目标频率档位对应的目标开关频率。

步骤S24：按照所述目标开关频率，对所述光伏逆变器的电压调整电路进行控制。

由此可见，本发明实施例通过将开关频率划分为n个频率档次的方式，确定光伏逆变器当前状态下，其电压调整电路的自身损耗最小对应的目标开关频率，并执行该目标开关频率，从而达到减少当前状态下光伏逆变器的电压调整电路自身损耗的目的，提高该光伏逆变器在弱光工作条件下的工作效率，进而提高发电量。

实施例三：

参照图4所示的本发明一种光伏逆变器的控制系统实施例的结构示意图，该系统可以包括：

获取模块31，用于获取光伏逆变器的当前状态值。

本实施例中，该获取模块31所获取的当前状态值可以是所述光伏逆变器的电压调整电路的输入电流、或所述光伏逆变器的电压调整电路的输入电流输入电压、或所述光伏逆变器的逆变电路的输入电流，或所述光伏逆变器的逆变电路的输入电压，或所述光伏逆变器的当前功率。

确定模块32，用于利用预设规则确定与所述当前状态值对应的开关频率，作为目标开关频率；

可选的，本发明中的确定模块32具体可以包括：

比较确定单元，用于将所述当前状态值与预设的各频率档次状态阈值进行比较，确定所述当前状态值所属目标频率档次。

具体的，该比较确定单元可以按照预设的频率档次的状态阈值从小到大的顺序，判断所述当前状态值是否大于预设的频率档次的状态阈值，如果是，将当前判断的频率档次作为目标频率档次；如果否，则继续判断所述当前状态值是否大于下一个频率档次的状态阈值，直至确定出目标频率档次为止。

当然，作为本发明另一实施例，该比较确定单元还可以通过计算所述当前状态值与预设的任一频率档次的状态阈值的差值，之后，利用所述差值与相邻频率档次的状态阈值的变量，确定目标频率档位。需要说明的是，比较确定单元的具体实现方式并不限于上述两种方式。

第一确定单元，用于利用预设的各频率档位与所述光伏逆变器的电压调整电路的开关频率的对应关系，确定与所述目标频率档位对应的目标开关频率。

控制模块33，用于按照所述目标开关频率，对所述光伏逆变器的电压调整电路进行控制。

综上，本发明实施例在获取模块获取光伏逆变器的当前状态值之后，由确定模块通过预设的对应规则确定出与该当前状态值对应的开关频率，即当前状态下使电压调整电路自身损耗最小对应的开关管的频率，并将其作为目标开关频率后，通过控制模块调整该光伏逆变器的电压调整电路的当前开关频率，从而达到减少当前状态下光伏逆变器的电压调整电路自身损耗的目的，提高该光伏逆变器在弱光工作条件下的工作效率，从而提高发电量。

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。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法对应，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 (9)

1.一种光伏逆变器的控制方法，其特征在于，包括：

获取光伏逆变器的当前状态值，所述当前状态值具体为所述光伏逆变器的电压调整电路的输入电流、或所述光伏逆变器的Boost电路的输入电流输入电压、或所述光伏逆变器的逆变电路的输入电流，或所述光伏逆变器的逆变电路的输入电压，或所述光伏逆变器的当前功率；

利用预设的对应规则确定与所述当前状态值对应的开关频率，作为目标开关频率；

按照所述目标开关频率，对所述光伏逆变器的电压调整电路进行控制，调整所述电压调整电路的当前开关频率，以降低所述电压调整电路自身损耗，所述电压调整电路自身损耗包括开关损耗和磁滞损耗；

其中，所述电压调整电路工作在不同的开关频率下，所述电压调整电路的开关损耗和/或磁滞损耗不同。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用预设的对应规则确定与所述当前状态值对应的开关频率，作为目标开关频率包括：

将所述当前状态值与预设的各频率档次状态阈值进行比较，确定所述当前状态值所属目标频率档次；

利用预设的各频率档位与所述光伏逆变器的电压调整电路的开关频率的对应关系，确定与所述目标频率档位对应的目标开关频率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用预设的对应规则确定与所述当前状态值对应的开关频率，作为目标开关频率包括：

利用预设函数，确定与所述当前状态值对应的开关频率，作为目标开关频率。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述当前状态值与预设的各频率档次状态阈值进行比较，确定所述当前状态值所属目标频率档次包括：

按照预设的频率档次的状态阈值从小到大的顺序，判断所述当前状态值是否大于预设的频率档次的状态阈值；

如果是，将当前判断的频率档次作为目标频率档次；

如果否，则继续判断所述当前状态值是否大于下一个频率档次的状态阈值，直至确定出目标频率档次为止。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述当前状态值与预设的各频率档次状态阈值进行比较，确定所述当前状态值所属目标频率档次包括：

计算所述当前状态值与预设的任一频率档次的状态阈值的差值；

利用所述差值与相邻频率档次的状态阈值的变量，确定目标频率档位。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当确定目标开关频率时，经过第一预设时间后，再按照所述目标开关频率，对所述光伏逆变器的电压调整电路进行控制。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述当前状态值为所述光伏逆变器的当前功率时，所述获取光伏逆变器的当前状态值包括：

采集所述光伏逆变器的当前电流值和当前电压值；

利用所述当前电流值和所述当前电压值，计算所述光伏逆变器的当前功率。

8.一种光伏逆变器的控制系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取光伏逆变器的当前状态值，所述当前状态值具体为所述光伏逆变器的电压调整电路的输入电流、或所述光伏逆变器的Boost电路的输入电流输入电压、或所述光伏逆变器的逆变电路的输入电流，或所述光伏逆变器的逆变电路的输入电压，或所述光伏逆变器的当前功率；

确定模块，用于利用预设规则确定与所述当前状态值对应的开关频率，作为目标开关频率；

控制模块，用于按照所述目标开关频率，对所述光伏逆变器的电压调整电路进行控制，调整所述电压调整电路的当前开关频率，以降低所述电压调整电路自身损耗，所述电压调整电路自身损耗包括开关损耗和磁滞损耗；

其中，所述电压调整电路工作在不同的开关频率下，所述电压调整电路的开关损耗和/或磁滞损耗不同。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述确定模块包括：

比较确定单元，用于将所述当前状态值与预设的各频率档次状态阈值进行比较，确定所述当前状态值所属目标频率档次；

第一确定单元，用于利用预设的各频率档位与所述光伏逆变器的电压调整电路的开关频率的对应关系，确定与所述目标频率档位对应的目标开关频率。