CN104333215A - 一种抑制逆变器频繁启停的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抑制逆变器频繁启停的方法及装置，PV阵列的输出端连接后级电路的输入端；后级电路为包括逆变器的单级电路或包括Boost升压电路和逆变器的两级逆变器；包括：由检测的PV阵列的输出电压和输出电流计算最大输出功率P_m；判断最大输出功率P_m大于预设功率值P₁时，控制逆变器启动进行工作。检测PV阵列的最大输出功率，当最大输出功率大于设定功率值，就说明PV阵列的输出电压满足逆变器启动的条件，输出电压位于逆变器的最小开启电压和最大开启电压之间，这时可以允许逆变器启动。当PV阵列输出的功率大于逆变器的正常运行消耗的功率时，才不会造成逆变器频繁启停。可以延长逆变器的寿命，当逆变器并网发电时，不会对电网造成冲击。

Description

一种抑制逆变器频繁启停的方法及装置

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种抑制逆变器频繁启停的方法及装置。

背景技术

由于光伏发电系统中，光伏阵列输出的是直流电，因此，需要逆变器将光伏阵列输出的直流电逆变为交流电提供给负荷或者进行并网。

一般只有光伏阵列的输出电压位于逆变器的最小开启电压和最大开启电压之间时，才允许逆变器启动进行工作。

当光伏阵列的输出电压小于逆变器的最小开启电压或大于逆变器的最大开启电压时，逆变器处于待机状态，停止输出交流电。

当处于早晨、傍晚或阴雨天气等外在气候条件下时，光伏阵列的输出电压较小，导致逆变器一运行就导致光伏阵列的输出电压低于逆变器的最小开启电压，这样逆变器就会停止工作进入待机状态。当逆变器停止工作后，光伏阵列的输出电压又恢复到逆变器的最小开启电压之上，这时逆变器又重新启动工作，周而复始，造成了逆变器的频繁启停，这样将影响逆变器的寿命，并且对电网造成冲击。

因此，本领域技术人员需要提供一种抑制逆变器频繁启停的装置及方法，能够避免逆变器频繁启停。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种抑制逆变器频繁启停的装置及方法，能够避免逆变器频繁启停。

本实施例提供的一种抑制逆变器频繁启停的方法，应用于光伏发电系统中，PV阵列的输出端连接后级电路的输入端；所述后级电路为包括逆变器的单级电路或包括Boost升压电路和逆变器的两级逆变器；包括：

由检测的PV阵列的输出电压和输出电流计算最大输出功率P_m；

判断所述最大输出功率P_m大于预设功率值P₁时，控制逆变器启动进行工作。

优选地，所述由检测的PV阵列的输出电压和输出电流计算最大输出功率P_m，具体为：

检测PV阵列的开路电压U_oc和PV阵列的短路电流I_sc；

由所述开路电压U_oc和所述短路电流I_sc计算出PV阵列的最大输出功率P_m；

其中，所述检测PV阵列的开路电压U_oc，具体为：

闭合第一开关，第一电容上的电压为所述PV阵列的开路电压U_oc；

所述第一开关和第一电容串联后连接在所述PV阵列的正输出端PV+和PV阵列的负输出端PV-之间；

其中，所述检测PV阵列的短路电流I_sc，具体为：

先断开所述第一开关，再短路所述PV+和PV-，检测PV阵列的短路电流I_sc。

优选地，所述由检测的PV阵列的输出电压和输出电流计算最大输出功率P_m，具体为：

断开第一开关，闭合第二开关，使第一电容放电，所述第一开关和第一电容串联后连接在所述PV阵列的正输出端PV+和PV阵列的负输出端PV-之间；所述第二开关和第一电阻串联后并联在所述电容的两端；

所述第一电容放电完毕后，断开所述第二开关，闭合所述第一开关，使所述第一电容充电，间隔预定时间检测一次所述第一电容充电时PV阵列的输出电压和输出电流，将所述输出电压和输出电流相乘获得实时输出功率，将当前时刻的输出功率与前一时刻的输出功率进行比较，获得所述PV阵列的最大输出功率P_m。

优选地，所述由检测的PV阵列的输出电压和输出电流计算最大输出功率P_m，具体为：

断开第一开关和第三开关，闭合第二开关，使第一电容放电，所述第一开关和第一电容串联构成第一支路，所述第一支路连接在所述PV阵列的正输出端PV+和PV阵列的负输出端PV-之间；所述第二开关和第一电阻串联构成第二支路，所述第二支路并联在所述第一电容的两端；所述第一支路和后级电路的正输入端或负输入端之间连接所述第三开关；

所述第一电容放电完毕后，断开所述第二开关和第三开关，闭合所述第一开关，使所述第一电容充电，间隔预定时间检测一次所述第一电容充电时PV阵列的输出电压和输出电流，将所述输出电压和输出电流相乘获得实时输出功率，将当前时刻的输出功率与前一时刻的输出功率进行比较，获得所述PV阵列的最大输出功率P_m。

优选地，所述由所述开路电压U_oc和所述短路电流I_sc计算出所述PV阵列的最大输出功率P_m，具体为：

$P_m=\frac{U_{\mathrm{oc}}*I_{\mathrm{sc}}}{1.375}.$

优选地，还包括：

判断环境温度低于预设温度值时，闭合所述第二开关和第一开关，以使所述第一电阻消耗PV阵列的输出功率。

本发明实施例还提供一种抑制逆变器频繁启停的系统，包括：PV阵列、后级电路、检测装置和控制器；

所述PV阵列的输出端连接后级电路的输入端；所述后级电路为单级逆变器或Boost升压电路和逆变器组成的两级逆变器；

所述检测装置，用于检测所述PV阵列的输出电压和输出电流；

所述控制器，用于由所述输出电压和输出电流计算最大输出功率P_m；判断所述最大输出功率P_m大于预设功率值P₁时，控制逆变器启动进行工作。

优选地，还包括：第一开关和第一电容；所述第一开关和第一电容串联后连接在所述PV阵列的正输出端PV+和PV阵列的负输出端PV-之间；

所述控制器，还用于控制所述第一开关闭合，此时所述检测装置检测的第一电容上的电压为所述PV阵列的开路电压U_oc；

所述控制器，还用于控制所述第一开关断开，控制所述PV+和PV-短路，此时，所述检测装置检测PV阵列的短路电流I_sc；

所述控制器，用于由将U_oc和I_sc相乘获得所述最大输出功率P_m。

优选地，还包括：第一开关、第二开关和第一电容；

所述第一开关和第一电容串联后连接在所述PV阵列的正输出端PV+和PV阵列的负输出端PV-之间；所述第二开关和第一电阻串联后并联在所述第一电容的两端；

所述控制器，还用于控制第一开关断开，第二开关闭合，使第一电容放电，当所述第一电容放电完毕后，断开所述第二开关，闭合所述第一开关，使第一电容充电；

所述检测装置，用于在所述第一电容充电过程中，间隔预定时间检测一次第一电容充电时PV阵列的输出电压和输出电流，将所述输出电压和输出电流发送给所述控制器；

所述控制器，用于将所述输出电压和输出电流相乘获得实时输出功率，将当前时刻的输出功率与前一时刻的输出功率进行比较，获得所述PV阵列的最大输出功率。

优选地，还包括：第一开关、第二开关、第三开关和第一电容；

所述第一开关和第一电容串联构成第一支路，所述第一支路连接在所述PV阵列的正输出端PV+和PV阵列的负输出端PV-之间；所述第二开关和第一电阻串联构成第二支路，所述第二支路并联在所述第一电容的两端；所述第一支路和后级电路的正输入端或负输入端之间连接所述第三开关；

所述控制器，用于控制第一开关和第三开关断开，第二开关闭合，使第一电容放电；第一电容放电完毕后，控制所述第二开关和第三开关断开，所述第一开关闭合，使第一电容充电；

所述检测装置，用于在所述第一电容充电过程中，间隔预定时间检测一次电容充电时PV阵列的输出电压和输出电流，将所述输出电压和输出电流发送给所述控制器；

所述控制器，用于将所述输出电压和输出电流相乘获得实时输出功率，将当前时刻的输出功率与前一时刻的输出功率进行比较，获得所述PV阵列的最大输出功率。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

检测PV阵列的最大输出功率，当最大输出功率大于设定功率值，就说明PV阵列的输出电压满足逆变器启动的条件，即输出电压位于逆变器的最小开启电压和最大开启电压之间，这时可以允许逆变器启动。当PV阵列输出的功率大于逆变器的正常运行消耗的功率时，才不会造成逆变器频繁启停。这样可以延长逆变器的寿命，并且当逆变器并网发电时，不会对电网造成冲击。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的抑制逆变器频繁启停的方法实施例一流程图；

图2是本发明提供的抑制逆变器频繁启停的方法实施例二流程图；

图2a是本发明方法实施例二基于的电路图；

图3是本发明提供的抑制逆变器频繁启停的方法实施例三流程图；

图3a是本发明方法实施例二提供的方法基于的多路PV阵列的电路图；

图3b是本发明方法实施例三基于的电路图；

图3c是图3b对应的多路PV阵列并联的电路图；

图3d是本发明方法实施例三基于的后级电路为单级电路的示意图；

图4是本发明提供的抑制逆变器频繁启停的方法实施例四流程图；

图4a是是本发明方法实施例四基于单路PV阵列的电路图；

图4b是是本发明方法实施例四基于的多路PV阵列输入的电路图；

图5是本发明提供的抑制逆变器频繁启停的系统实施例一示意图；

图6是本发明提供的抑制逆变器频繁启停的系统实施例二示意图；

图7是本发明提供的抑制逆变器频繁启停的系统实施例三示意图；

图8是本发明提供的抑制逆变器频繁启停的系统实施例四示意图。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

方法实施例一：

参见图1，该图为本发明提供的抑制逆变器频繁启停的方法实施例一流程图。

本实施例提供的抑制逆变器频繁启停的方法，应用于光伏发电系统中，PV阵列的输出端连接后级电路的输入端；所述后级电路为包括逆变器的单级电路或包括Boost升压电路和逆变器的两级逆变器；包括：

S101：由检测的PV阵列的输出电压和输出电流计算最大输出功率P_m；

可以理解的是，根据PV阵列的IV曲线和PV曲线可以获知，PV阵列存在一个最大功率点，本实施例中利用PV阵列的最大输出功率来判断逆变器是否需要启动工作。

S102：判断所述最大输出功率P_m大于预设功率值P₁时，控制逆变器启动进行工作。

本实施例中，检测PV阵列的最大输出功率，当最大输出功率大于设定功率值，就说明PV阵列的输出电压满足逆变器启动的条件，即输出电压位于逆变器的最小开启电压和最大开启电压之间，这时可以允许逆变器启动。当PV阵列输出的功率大于逆变器的正常运行消耗的功率时，不会造成逆变器频繁启停。这样可以延长逆变器的寿命，并且当逆变器并网发电时，不会对电网造成冲击。

需要说明的是，实施例一中的所述后级电路可以为包括逆变器的单级电路；后级电路也可以为包括Boost升压电路和逆变器的两级逆变器。

另外，PV阵列可以为一路，也可以为多路PV阵列。

下面分别结合实施例来介绍三种获得PV阵列的最大输出功率P_m的方式。

方法实施例二：

参见图2，该图为本发明提供的抑制逆变器频繁启停的方法实施例二流程图。

需要说明的是，本实施例中的后级电路是包括Boost升压电路的，因此，在获得PV阵列100的短路电流时，控制Boost升压电路中的开关管闭合即可。

为了使本领域技术人员更好地理解本实施例提供的方法，具体可以参见图2a所示的电路图。本实施例的方法是基于图2a所示的电路图上实现的。

从图2a中可以看出，PV阵列100的正输出端PV+连接后级电路200的正输入端，PV阵列100的负输出端PV-连接后级电路200的负输入端；在PV+和PV-之间连接串联的第一开关S1和电容C。

S201：检测PV阵列的开路电压U_oc和PV阵列的短路电流I_sc；由所述开路电压U_oc和所述短路电流I_sc计算出PV阵列的最大输出功率P_m；所述第一开关S1和第一电容C1串联后连接在所述PV阵列100的正输出端PV+和PV阵列的负输出端PV-之间；

所述由所述开路电压U_oc和所述短路电流I_sc计算出所述PV阵列的最大输出功率P_m，具体为：

$P_m=\frac{U_{\mathrm{oc}}*I_{\mathrm{sc}}}{1.375}---\left(1\right)$

由PV阵列的IV曲线和PV曲可知，PV阵列存在一个最大功率点，最大功率点对应的电压U_m基本在PV阵列开路电压U_oc的0.8倍左右。另外PV阵列的短路电流I_sc大约是其最大功率点电流I_m的1.1倍。即：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_m=0.8*U_{\mathrm{oc}}\\ I_{\mathrm{sc}}=1.1*I_m\end{array}\right.---\left(2\right)$

由公式(2)便可以推导出公式(1)。

检测PV阵列的开路电压U_oc，具体为：

闭合第一开关S1，第一电容C1上的电压为所述PV阵列100的开路电压U_oc；

S1为常闭开关，当PV阵列100上电后，后级电路200中的逆变器还没有工作前，C1上的电压就是PV阵列100的开路电压U_oc。

检测PV阵列的短路电流I_sc，具体为：

先断开所述第一开关S1，再短路所述PV+和PV-，检测PV阵列100的短路电流I_sc。

S1断开后，再使后级电路200中的Boost电路中的开关管闭合，短路PV+和PV-从而获取短路电流I_sc。

得到短路电流I_sc后，让S1闭合，为逆变器正常并网发电做准备。

在短路PV+和PV-之前，先断开S1的原因如下：如果不断开S1，C1中储存的能量会在短路瞬间得到释放，这样导致流过Boost电路中开关管的电流很大，可能损坏开关管和Boost电路中的电抗。

另外，选取S1为常闭开关的原因如下：如果选取S1为常开开关，那么PV阵列100带电后，再闭合S1，S1会因给电容充电的瞬间大电流而出现打火现象，从而降低S1的使用寿命；如果S1为常闭开关，在PV阵列100带电前后，由于S1一直是闭合的，因此S1不会出现打火现象。由于C1上的电压和PV侧电压一样，所以S1断开时，不会出现拉弧现象。

S202与S102相同，在此不再赘述。

本实施例提供的方法，通过检测PV阵列的开路电压和短路电流便可以获得当前环境下PV阵列的最大输出功率，即最大发电量是多少，只要最大输出功率大于预设功率值，后级电路中的逆变器便可以进行并网发电。

需要说明的是，所述预设功率值P₁可以设置为逆变器的空载损耗。当然，可以理解的是，一般也可以留有一定的裕量，设置P₁比逆变器的空载损耗大，例如可以设P₁为逆变器的空载损耗的1.2倍，这样可以保证供电的稳定性。

图2a中是以一路PV阵列输入为例进行说明的，可以理解的是，PV阵列输入也可以为至少两路。

具体可以参见图3a，该图为本发明方法实施例二提供的方法基于的多路PV阵列的电路图。

图3a中以n路PV阵列输入为例，如图中的PV1-PVn。每路PV阵列的输出端并联一个支路，该支路即为第一开关和第一电容串联组成的支路，分别为S11和C11，……，S1n和C1n。每路PV的输出端均连接Boost升压电路的输入端，Boost升压电路的输出端连接逆变器的输入端。

可以理解的是，图2a和图3a均是后级电路包括Boost升压电路的情况，当后级电路只有逆变器，不包括Boost升压电路时，需要检测PV阵列的短路电流时，需要控制逆变器中任意一个桥臂或两个桥臂或两个桥臂以上的开关管均导通，短路PV+和PV-。其他步骤与方法实施例二中的完全相同，在此不再赘述。

方法实施例三：

参见图3，该图为本发明提供的抑制逆变器频繁启停的方法实施例三流程图。

需要说明的是，方法实施例二是通过检测PV阵列的开路电压和短路电流来获得的最大输出功率，本实施例中介绍获得最大输出功率的另一种方式，通过实时检测输出电流和输出电压，与前一时刻获得的输出功率进行比较，获得最大输出功率。

可以理解的是，本实施例与实施例二基于的电路是有所区别的，本实施例基于的电路如图3b所示。在图2a的基础上添加了第二开关S2和第一电阻R1。

S301：断开第一开关，闭合第二开关，使第一电容放电，所述第一开关和第一电容串联后连接在所述PV阵列的正输出端PV+和PV阵列的负输出端PV-之间；所述第二开关和第一电阻串联后并联在所述电容的两端；

由于电容的充电特性，其电阻是从最小阻值(0欧姆)变化到最大阻值(无穷大)，所以电容充电过程可以看作是PV阵列的短路到开路这个暂态过程，在这暂态过程中，如果实时检测PV阵列的电压和电流值，就能获得PV阵列的IV曲线和PV曲线，由PV曲线和IV曲线就能得到相应的最大输出功率P_m及最大输出功率对应的电压U_m。

在电容充电过程中，可以通过实时检测PV阵列的输出电压U_act和输出电流I_act，将输出电压和输出电流相乘便是输出功率P_act。

当电容充电完毕时，停止检测输出电压和输出电流。

判断电容是否充电结束，可以通过充电电流来判断，即PV阵列的输出电流I_act，当电容上的电压充满电时，充电电流就会很小，因此，当判断充电电流小于预设电流值时(例如，预设电流值设为0.1A)，就判断电容充电完毕。

S302：所述第一电容放电完毕后，断开所述第二开关，闭合所述第一开关，使所述第一电容充电，间隔预定时间检测一次所述第一电容充电时PV阵列的输出电压和输出电流，将所述输出电压和输出电流相乘获得实时输出功率，将当前时刻的输出功率与前一时刻的输出功率进行比较，获得所述PV阵列的最大输出功率P_m。

S303与S102相同，在此不再赘述。

当PV阵列提供的功率大于逆变器的空载损耗并有一定裕量时，逆变器才能顺利进入发电状态，不会反复启机。

当PV阵列输出功率判断结束后，如果PV阵列输出功率充足，保持S1导通，S2断开，逆变器进行正常启动并网。如果PV输出功率不充足，断开S1，导通S2，让C1放电，等待下次PV阵列输出功率的判断，同时禁止逆变器启动并网。

逆变器只有在每次早晨开机的时候和由于PV阵列输出的电压不足或者母线电压不足使逆变器待机的情况才进行PV阵列输出功率是否充足的判断，在其它情况下不进行判断。

另外，本实施例基于的电路中，还可以包括以下步骤：

当判断环境温度低于预设温度值且PV阵列的输出电压大于逆变器的最高启动电压时，闭合所述第二开关S1和第一开关S2，以使所述第一电阻R1消耗PV阵列的输出功率。

当环境温度比较低时，PV阵列的开路电压会比较高，可能大于逆变器的最高启动电压，这会使得逆变器由于PV阵列的输出电压过高不能启动。为了解决这一问题，可以S1和S2均导通，使R1作为PV阵列的负载，把PV阵列的电压拉低至逆变器的最高启动电压以下，以便逆变器能顺利启动。当逆变器启动完毕并工作于最大功率点(即PV阵列的最大输出功率)时，关断S2。由于这时的PV阵列的输出电压早已低于逆变器的最高启动电压，故可把S2关断，以减少损耗。如果电阻R1的接入还不能把PV阵列的电压拉低至逆变器的最高启动电压之下，那么电阻R1接入后，把逆变器的风扇打开作为PV阵列的负载来拉低PV阵列的电压，由于风扇可以调速，根据实际PV阵列的电压与逆变器的最高启动电压的差值来决定风扇的给定转速。

图3b为单路输入情况下第三实施例的具体实施方案，需要说明的是，此实施例的方法不限于单路PV阵列输入的逆变器，对于两路或者多路PV阵列输入的逆变器同样适用。图3c是与图3b对应的多路PV阵列并联的电路图。

图3b和图3c均是包括Boost升压电路的，还可以应用于后级电路不包括Boost升压电路的，如图3d所示。

需要说明的是，在方法实施例一到三中，对于后级电路为两级电路并且对应多路PV阵列输入的情况，当逆变器的直流接入模式为独立接入模式时，任何一路PV阵列都相互独立，此时只要判断有一路PV阵列的输出功率满足条件，就可以允许逆变器启动并网，而其他PV阵列的输出功率不充足，让PV阵列对应的Boost升压电路不工作，不让其发出功率，且在这期间一直对这些PV阵列的输出功率进行判断，只要有一路PV阵列的输出功率满足条件，则让其对应的Boost升压电路工作，发出功率，这样循环直至所有路的PV阵列的输出功率都满足条件进行正常发功率运行；当逆变器的直流接入模式为并联接入模式时，PV1…PVn是并联在一起的，这时可以通过对相同功能的开关实现同步控制来实现PV能量是否充足的判断。

方法实施例四：

参见图4，该图为本发明提供的抑制逆变器频繁启停的方法实施例四流程图。

本实施例提供的方法是在方法实施例三对应的电路上添加了第三开关S3和第二电容C2，如图4a所示。

S401：断开第一开关S1和第三开关S3，闭合第二开关S2，使第一电容C1放电，所述第一开关S1和第一电容C1串联构成第一支路，所述第一支路连接在所述PV阵列的正输出端PV+和PV阵列的负输出端PV-之间；所述第二开关S2和第一电阻R1串联构成第二支路，所述第二支路并联在所述第一电容C1的两端；所述第一支路和后级电路的正输入端或负输入端之间连接所述第三开关S3；

S401的作用是在检测PV阵列的输出电压和输出电流之前先将C1上的电量放完。

需要说明的是，如图4a所示，在Boost升压电路的输入端并联有第二电容C2。C1和C2均是PV阵列侧的电容的一部分。

本实施例中添加第三开关S3，是为了防止C2上的电压对检测过程中的影响。

S402：所述第一电容C1放电完毕后，断开所述第二开关S2和第三开关S3，闭合所述第一开关S1，使所述第一电容C1充电，间隔预定时间检测一次所述第一电容C1充电时PV阵列的输出电压和输出电流，将所述输出电压和输出电流相乘获得实时输出功率，将当前时刻的输出功率与前一时刻的输出功率进行比较，获得所述PV阵列的最大输出功率P_m及对应的最大功率点电压U_m。

结合图4a说明实施例的工作原理：

当判断环境出现阴影遮挡时，进行全局的最大功率跟踪，先断开S1、S3，导通S2，给C1放电，待C1放电完毕后；导通S1，断开S2，给C1充电，在C1充电的过程中实时检测PV阵列的输出电压和输出电流，从而获得PV阵列的IV曲线和PV曲线，进而获得这种环境下的最大功率点电压U_m。获得U_m后，断开S1，闭合S3、S2，以U_m为指令电压来实行最大功率跟踪，这样便能以最快的速度找到全局的最大功率点，闭合S2的目的是让C1放电，为下一次天气变化时，获取最大功率点电压做准备。

由于上述给C1充电过程时间是ms级别，而且最大功率点跟踪(MPPT，Maximum Power Point Tracking)算法不是很复杂，因此，整个获取U_m的时间比较短，即S3断开的时间比较短，这样对于负载来说失去能量的时间是可以忽略不计的。

本实施例中通过电容充电的暂态过程能准确的获知PV阵列的最大输出功率和相应的最大输出功率对应的电压，从而判断出PV阵列输出的能量是否充足，是否满足逆变器启动并网的条件，这种方法带来的另一个优点是：对于逆变器并网发电时刻，PV阵列含有多峰值的情形，也能准确的判断出真正的最大输出功率和对应的电压。这样逆变器启动后，直接控制逆变器工作在已经得到的最大输出功率，从而缩短逆变器寻找最大功率点的时间，减少了功率损失，增加了发电量。

S403与S102相同，在此不再赘述。

S405：控制逆变器工作在所述U_m。

图4a所示的方法实施例四应用在单路PV阵列的情况，同理，方法实施例也同样适用于多路PV阵列的情况，具体可以参见图4b。

图4b中对应多路PV阵列输入，每路PV阵列的输出端连接Boost升压电路，所有Boost升压电路的输出端均连接逆变器的输入端。

可以理解的是，PV阵列的输出端也可以直接连接逆变器的输入端，即后级电路中不包括Boost升压电路。

基于以上实施例提供的一种抑制逆变器频繁启停的方法，本发明实施例还提供一种抑制逆变器频繁启停的系统，下面结合附图来进行详细的说明。

系统实施例一：

参见图5，该图为本发明提供的抑制逆变器频繁启停的系统实施例一示意图。

本实施例提供的一种抑制逆变器频繁启停的系统，包括：PV阵列100、后级电路200、控制器300和检测装置400；

所述PV阵列100的输出端连接后级电路200的输入端；所述后级电路200为单级逆变器或Boost升压电路和逆变器组成的两级逆变器；

需要说明的是，图5中所示的电路中仅是以PV阵输入列为一路为例进行说明，可以理解的是，PV阵列输入也可以为多路。

所述检测装置400，用于检测所述PV阵列100的输出电压和输出电流；

所述控制器300，用于由所述输出电压和输出电流计算最大输出功率P_m；判断所述最大输出功率P_m大于预设功率值P₁时，控制逆变器启动进行工作。

需要说明的是，当多路PV阵列输入时，只要有一路PV阵列输入的输出功率满足逆变器启动的条件，就运行逆变器启动进行工作，而不满足条件的PV阵列可以与逆变器断开连接，直到PV阵列的输出功率满足条件时，才与逆变器连接进行并网工作。

可以理解的是，根据PV阵列的IV曲线和PV曲线可以获知，PV阵列存在一个最大功率点，本实施例中利用PV阵列的最大输出功率来判断逆变器是否需要启动工作。

本实施例中，检测PV阵列的最大输出功率，当最大输出功率大于设定功率值，就说明PV阵列的输出电压满足逆变器启动的条件，即输出电压位于逆变器的最小开启电压和最大开启电压之间，这时可以允许逆变器启动。当PV阵列输出的功率大于逆变器的正常运行消耗的功率时，才不会造成逆变器频繁启停。这样可以延长逆变器的寿命，并且当逆变器并网发电时，不会对电网造成冲击。

下面的实施例分别介绍三种获得P_m的具体实现方式。

系统实施例二：

参见图6，该图为本发明提供的抑制逆变器频繁启停的系统实施例二示意图。

本实施例提供的系统还包括：第一开关S1和第一电容C1；所述第一开关S1和第一电容C1串联后连接在所述PV阵列的正输出端PV+和PV阵列的负输出端PV-之间；

所述控制器300，还用于控制所述第一开关S1闭合，此时所述检测装置400检测的第一电容C1上的电压为所述PV阵列的开路电压U_oc；

所述控制器300，还用于控制所述第一开关S1断开，控制所述PV+和PV-短路，此时，所述检测装置检测PV阵列的短路电流I_sc；

所述控制器300，用于由将U_oc和I_sc相乘获得所述最大输出功率P_m。具体公式可以参见公式(1)。

得到短路电流I_sc后，让S1闭合，为逆变器正常并网发电做准备。

在短路PV+和PV-之前，先断开S1的原因如下：如果不断开S1，C1中储存的能量会在短路瞬间得到释放，这样导致流过Boost电路中开关管的电流很大，可能损坏开关管和Boost电路中的电抗。

另外，选取S1为常闭开关的原因如下：如果选取S1为常开开关，那么PV阵列100带电后，再闭合S1，S1会因给电容充电的瞬间大电流而出现打火现象，从而降低S1的使用寿命；如果S1为常闭开关，在PV阵列100带电前后，由于S1一直是闭合的，因此S1不会出现打火现象。由于C1上的电压和PV侧电压一样，所以S1断开时，不会出现拉弧现象。

本实施例提供的系统，通过检测PV阵列的开路电压和短路电流便可以获得当前环境下PV阵列的最大输出功率，即最大发电量是多少，只要最大输出功率大于预设功率值，后级电路中的逆变器便可以进行并网发电。

需要说明的是，所述预设功率值P₁可以设置为逆变器的空载损耗。当然，可以理解的是，一般也可以留有一定的裕量，设置P₁比逆变器的空载损耗大，例如可以设P₁为逆变器的空载损耗的1.2倍，这样可以保证供电的稳定性。

图6中是以一路PV阵列为例进行说明的，可以理解的是，PV阵列也可以为至少两路并联，每路PV阵列的输出端均连接逆变器的输入端，工作原理相同，在此不再赘述。

需要说明的是，控制器300控制S1的状态，具体控制器300可以输出驱动信号给S1的控制端，使其断开或者闭合。另外，控制器300还控制逆变器中的开关管的状态和Boost升压电路中的开关管的状态。

系统实施例三：

参见图7，该图为本发明提供的抑制逆变器频繁启停的系统实施例三示意图。

本实施例提供的系统，还包括：第一开关S1、第二开关S2和第一电容C1；

所述第一开关S1和第一电容C1串联后连接在所述PV阵列100的正输出端PV+和PV阵列的负输出端PV-之间；所述第二开关S2和第一电阻串联后并联在所述第一电容C1的两端；

所述控制器300，还用于控制第一开关S1断开，第二开关S2闭合，使第一电容放电，当所述第一电容C1放电完毕后，断开所述第二开关S2，闭合所述第一开关S1，使第一电容C1充电；

所述检测装置400，用于在所述第一电容C1充电过程中，间隔预定时间检测一次第一电容C1充电时PV阵列的输出电压和输出电流，将所述输出电压和输出电流发送给所述控制器300；

所述控制器300，用于将所述输出电压和输出电流相乘获得实时输出功率，将当前时刻的输出功率与前一时刻的输出功率进行比较，获得所述PV阵列的最大输出功率。

由于电容的充电特性，其电阻是从最小阻值(0欧姆)变化到最大阻值(无穷大)，所以电容充电过程可以看作是PV阵列的短路到开路这个暂态过程，在这暂态过程中，如果实时检测PV阵列的电压和电流值，就能获得PV阵列的IV曲线和PV曲线，由PV曲线和IV曲线就能得到相应的最大输出功率P_m及最大输出功率对应的电压U_m。

在电容充电过程中，可以通过实时检测PV阵列的输出电压U_act和输出电流I_act，将输出电压和输出电流相乘便是输出功率P_act。

当电容充电完毕时，停止检测输出电压和输出电流。

判断电容是否充电结束，可以通过充电电流来判断，即PV阵列的输出电流I_act，当电容上的电压充满电时，充电电流就会很小，因此，当判断充电电流小于预设电流值时(例如，预设电流值设为0.1A)，就判断电容充电完毕。

当PV阵列输出功率判断结束后，如果PV阵列输出功率充足，保持S1导通，S2断开，逆变器进行正常启动并网。如果PV输出功率不充足，断开S1，导通S2，让C1放电，等待下次PV阵列输出功率的判断，同时禁止逆变器启动并网。

本实施例中通过电容充电的暂态过程能准确的获知PV阵列的最大输出功率和相应的最大输出功率对应的电压，从而判断出PV阵列输出的能量是否充足，是否满足逆变器启动并网的条件，这种方法带来的另一个优点是：对于逆变器并网发电时刻，PV阵列含有多峰值的情形，也能准确的判断出真正的最大输出功率和对应的电压。这样逆变器启动后，直接控制逆变器工作在已经得到的最大输出功率，从而缩短逆变器寻找最大功率点的时间，减少了功率损失，增加了发电量。

系统实施例四：

参见图8，该图为本发明提供的抑制逆变器频繁启停的系统实施例四示意图。

本实施例提供的系统还包括：第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第一电容C1；

所述第一开关S1和第一电容C1串联构成第一支路，所述第一支路连接在所述PV阵列的正输出端PV+和PV阵列的负输出端PV-之间；所述第二开关S2和第一电阻R1串联构成第二支路，所述第二支路并联在所述第一电容C1的两端；所述第一支路和后级电路的正输入端或负输入端之间连接所述第三开关S3；

所述控制器，用于控制第一开关S1和第三开关S3断开，第二开关S2闭合，使第一电容C1放电；第一电容C1放电完毕后，控制所述第二开关S2和第三开关S3断开，所述第一开关S1闭合，使第一电容C1充电；

所述检测装置，用于在所述第一电容C1充电过程中，间隔预定时间检测一次第一电容C1充电时PV阵列的输出电压和输出电流，将所述输出电压和输出电流发送给所述控制器300；

所述控制器300，用于将所述输出电压和输出电流相乘获得实时输出功率，将当前时刻的输出功率与前一时刻的输出功率进行比较，获得所述PV阵列的最大输出功率。

当判断环境出现阴影遮挡时，进行全局的最大功率跟踪，先断开S1、S3，导通S2，给C1放电，待C1放电完毕后；导通S1，断开S2，给C1充电，在C1充电的过程中实时检测PV阵列的输出电压和输出电流，从而获得PV阵列的IV曲线和PV曲线，进而获得这种环境下的最大功率点电压U_m。获得U_m后，断开S1，闭合S3、S2，以U_m为指令电压来实行最大功率跟踪，这样便能以最快的速度找到全局的最大功率点，闭合S2的目的是让C1放电，为下一次天气变化时，获取最大功率点电压做准备。

由于上述给C1充电过程时间是ms级别，而且最大功率点跟踪(MPPT，Maximum Power Point Tracking)算法不是很复杂，因此，整个获取U_m的时间比较短，即S3断开的时间比较短，这样对于负载来说失去能量的时间是可以忽略不计的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种抑制逆变器频繁启停的方法，其特征在于，应用于光伏发电系统中，PV阵列的输出端连接后级电路的输入端；所述后级电路为包括逆变器的单级电路或包括Boost升压电路和逆变器的两级逆变器；包括：

由检测的PV阵列的输出电压和输出电流计算最大输出功率P_m；

判断所述最大输出功率P_m大于预设功率值P₁时，控制逆变器启动进行工作。

2.根据权利要求1所述的抑制逆变器频繁启停的方法，其特征在于，所述由检测的PV阵列的输出电压和输出电流计算最大输出功率P_m，具体为：

检测PV阵列的开路电压U_oc和PV阵列的短路电流I_sc；

由所述开路电压U_oc和所述短路电流I_sc计算出PV阵列的最大输出功率P_m；

其中，所述检测PV阵列的开路电压U_oc，具体为：

闭合第一开关，第一电容上的电压为所述PV阵列的开路电压U_oc；

所述第一开关和第一电容串联后连接在所述PV阵列的正输出端PV+和PV阵列的负输出端PV-之间；

其中，所述检测PV阵列的短路电流I_sc，具体为：

先断开所述第一开关，再短路所述PV+和PV-，检测PV阵列的短路电流I_sc。

3.根据权利要求1所述的抑制逆变器频繁启停的方法，其特征在于，所述由检测的PV阵列的输出电压和输出电流计算最大输出功率P_m，具体为：

断开第一开关，闭合第二开关，使第一电容放电，所述第一开关和第一电容串联后连接在所述PV阵列的正输出端PV+和PV阵列的负输出端PV-之间；所述第二开关和第一电阻串联后并联在所述电容的两端；

所述第一电容放电完毕后，断开所述第二开关，闭合所述第一开关，使所述第一电容充电，间隔预定时间检测一次所述第一电容充电时PV阵列的输出电压和输出电流，将所述输出电压和输出电流相乘获得实时输出功率，将当前时刻的输出功率与前一时刻的输出功率进行比较，获得所述PV阵列的最大输出功率P_m。

4.根据权利要求1所述的抑制逆变器频繁启停的方法，其特征在于，所述由检测的PV阵列的输出电压和输出电流计算最大输出功率P_m，具体为：

断开第一开关和第三开关，闭合第二开关，使第一电容放电，所述第一开关和第一电容串联构成第一支路，所述第一支路连接在所述PV阵列的正输出端PV+和PV阵列的负输出端PV-之间；所述第二开关和第一电阻串联构成第二支路，所述第二支路并联在所述第一电容的两端；所述第一支路和后级电路的正输入端或负输入端之间连接所述第三开关；

所述第一电容放电完毕后，断开所述第二开关和第三开关，闭合所述第一开关，使所述第一电容充电，间隔预定时间检测一次所述第一电容充电时PV阵列的输出电压和输出电流，将所述输出电压和输出电流相乘获得实时输出功率，将当前时刻的输出功率与前一时刻的输出功率进行比较，获得所述PV阵列的最大输出功率P_m。

5.根据权利要求2所述的抑制逆变器频繁启停的方法，其特征在于，所述由所述开路电压U_oc和所述短路电流I_sc计算出所述PV阵列的最大输出功率P_m，具体为：

$P_m=\frac{U_{\mathrm{oc}}*I_{\mathrm{sc}}}{1.375}.$

6.根据权利要求3或4所述的抑制逆变器频繁启停的方法，其特征在于，还包括：

判断环境温度低于预设温度值时，闭合所述第二开关和第一开关，以使所述第一电阻消耗PV阵列的输出功率。

7.一种抑制逆变器频繁启停的系统，其特征在于，包括：PV阵列、后级电路、检测装置和控制器；

所述PV阵列的输出端连接后级电路的输入端；所述后级电路为单级逆变器或Boost升压电路和逆变器组成的两级逆变器；

所述检测装置，用于检测所述PV阵列的输出电压和输出电流；

所述控制器，用于由所述输出电压和输出电流计算最大输出功率P_m；判断所述最大输出功率P_m大于预设功率值P₁时，控制逆变器启动进行工作。

8.根据权利要求7所述的抑制逆变器频繁启停的系统，其特征在于，还包括：第一开关和第一电容；所述第一开关和第一电容串联后连接在所述PV阵列的正输出端PV+和PV阵列的负输出端PV-之间；

所述控制器，还用于控制所述第一开关闭合，此时所述检测装置检测的第一电容上的电压为所述PV阵列的开路电压U_oc；

所述控制器，还用于控制所述第一开关断开，控制所述PV+和PV-短路，此时，所述检测装置检测PV阵列的短路电流I_sc；

所述控制器，用于由将U_oc和I_sc相乘获得所述最大输出功率P_m。

9.根据权利要求7所述的抑制逆变器频繁启停的系统，其特征在于，还包括：第一开关、第二开关和第一电容；

所述第一开关和第一电容串联后连接在所述PV阵列的正输出端PV+和PV阵列的负输出端PV-之间；所述第二开关和第一电阻串联后并联在所述第一电容的两端；

所述控制器，还用于控制第一开关断开，第二开关闭合，使第一电容放电，当所述第一电容放电完毕后，断开所述第二开关，闭合所述第一开关，使第一电容充电；

所述检测装置，用于在所述第一电容充电过程中，间隔预定时间检测一次第一电容充电时PV阵列的输出电压和输出电流，将所述输出电压和输出电流发送给所述控制器；

所述控制器，用于将所述输出电压和输出电流相乘获得实时输出功率，将当前时刻的输出功率与前一时刻的输出功率进行比较，获得所述PV阵列的最大输出功率。

10.根据权利要求7所述的抑制逆变器频繁启停的系统，其特征在于，还包括：第一开关、第二开关、第三开关和第一电容；

所述第一开关和第一电容串联构成第一支路，所述第一支路连接在所述PV阵列的正输出端PV+和PV阵列的负输出端PV-之间；所述第二开关和第一电阻串联构成第二支路，所述第二支路并联在所述第一电容的两端；所述第一支路和后级电路的正输入端或负输入端之间连接所述第三开关；

所述控制器，用于控制第一开关和第三开关断开，第二开关闭合，使第一电容放电；第一电容放电完毕后，控制所述第二开关和第三开关断开，所述第一开关闭合，使第一电容充电；

所述检测装置，用于在所述第一电容充电过程中，间隔预定时间检测一次电容充电时PV阵列的输出电压和输出电流，将所述输出电压和输出电流发送给所述控制器；

所述控制器，用于将所述输出电压和输出电流相乘获得实时输出功率，将当前时刻的输出功率与前一时刻的输出功率进行比较，获得所述PV阵列的最大输出功率。