CN104393618A - 基于多个逆变单元并联的光伏逆变器控制方法 - Google Patents

Abstract

一种基于多个逆变单元并联的光伏逆变器控制方法，光伏逆变器包括N个并联模块或者逆变单元，其步骤为：(1)检测逆变器总输出功率Ps及已开启的模块或者逆变单元的个数M；(2)当M≥N时，所有模块或者逆变单元工作在Ps/N对应的功率点；否则，执行步骤(3)；(3)当光伏逆变器总输出功率满足：0≤M＜N，Ps＞M*η*Pe时，开启未开启队列Q1中位于对头元素对应的模块或逆变单元；否则执行步骤(4)；(4)当光伏逆变器总输出功率满足：1≤M，Ps≤(M-1)*η*Pe时，关闭已开启模块或逆变单元队列Q2中位于队头元素对应的模块或逆变单元；否则，结束控制。本发明具有原理简单、易实现、能够减小系统损耗、提升逆变器转换效率等优点。

Description

基于多个逆变单元并联的光伏逆变器控制方法

技术领域

本发明主要涉及到光伏发电技术领域，特指一种适用于多个逆变单元并联的光伏逆变器控制方法。

背景技术

光伏逆变器的转换效率是光伏逆变器的重要性能指标，在光伏发电行业，逆变器效率的提升带来的是直接的经济效益，转换效率甚至成为各厂家抢占光伏逆变器市场的决胜武器。目前，通过优化光伏逆变器硬件来降低系统损耗，提升转换效率的空间越来越有限。

对于采用模块并联或者逆变单元并联的光伏逆变器，传统的控制方法采用逆变单元均流输出，使每个单元在相同的功率点运行。传统控制方法的缺点是逆变器的轻载转换效率低，电流谐波大。即，现有的技术方案是根据太阳光辐照度的差异，在轻载运行时，通过开启和关闭部分模块或逆变单元来提升转换效率。现有的技术方案中，根据太阳光辐照度的差异，在轻载运行时，通过开启和关闭部分模块或逆变单元来提升转换效率。开启的部分模块和逆变单元在满功率点运行或者接近满功率点运行，没有充分考虑光伏逆变器的最佳效率点并不是额定功率点的特性，因此并不能最大限度的提升光伏逆变器的转换效率。在现有的技术方案中，是以逆变单元开启和关闭的先后次序来决定逆变单元的轮换休眠模式，即根据光伏逆变器当前总输出功率的变化趋势，采用最先开启的逆变单元最先被关闭、最先关闭的逆变单元最先被开启的原则，没有充分考虑每次轮换中各逆变单元开启的时间差异，因此难以保证各个逆变单元的开机时间相同，也就无法保证各逆变单元的寿命周期大致相等。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、易实现、能够减小系统损耗、提升逆变器转换效率的基于多个逆变单元并联的光伏逆变器控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于多个逆变单元并联的光伏逆变器控制方法，所述光伏逆变器包括N个并联模块或者逆变单元，其步骤为：

(1)检测逆变器总输出功率Ps及已开启的模块或者逆变单元的个数M；

(2)当M≥N时，所有模块或者逆变单元工作在Ps/N对应的功率点；否则，执行步骤(3)；

(3)当光伏逆变器总输出功率满足：0≤M＜N，Ps＞M*η*Pe时，开启未开启队列Q1中位于对头元素对应的模块或逆变单元；否则执行步骤(4)；其中，η表示单个模块或者逆变单元最佳转换效率点系数，0<η≤1；

(4)当光伏逆变器总输出功率满足：1≤M，Ps≤(M-1)*η*Pe时，关闭已开启模块或逆变单元队列Q2中位于队头元素对应的模块或逆变单元；否则，结束控制。

作为本发明的进一步改进：当光伏逆变器总输出功率满足：(M-1)*η*Pe＜Ps≤M*η*Pe，2＜M＜N，则前M-1个模块或者逆变单元工作在η*Pe功率点，以最大转换效率并网发电，第M个模块或者逆变单元工作在Ps-(M-1)*η*Pe。

作为本发明的进一步改进：在步骤(3)中，当M＝0时，光伏逆变器开始并网发电，开启一个模块或逆变单元；当M＞1时，前M个模块或者逆变单元工作在η*Pe功率点，以最大转换效率并网发电，第M+1个模块或者逆变单元工作在Ps-M*η*Pe功率点；同时，在未开启模块或逆变单元队列Q1中删除最新开启的模块或逆变单元对应的元素，并将最新开启的模块或逆变单元作为新的元素插入已开启模块或逆变单元队列Q2中。

作为本发明的进一步改进：在步骤(4)中，若M＝1，光伏逆变器停止发电；若M＝2，则保留1个模块或逆变单元；若M＞2，则前M-2个模块或者逆变单元工作在η*Pe功率点，以最大转换效率并网发电，第M-1个模块或者逆变单元工作在Ps-(M-1)*η*Pe；在已开启队列Q2中删除最新关闭的模块或逆变单元对应的元素，并将最新关闭的模块或逆变单元作为新的元素插入已关闭队列Q1中。

作为本发明的进一步改进：当未开启模块或逆变单元队列Q1中的元素个数发生变化时，则根据队列中各个元素对应的模块或者逆变单元的开启总时间大小进行从新排序，开启时间最短的元素位于队头，开启时间最长的元素位于队尾。

作为本发明的进一步改进：当已开启模块或逆变单元队列Q2中的元素个数发生变化时，根据队列中各个元素对应的模块或者逆变单元的开启总时间大小进行从新排序，开启时间最长的元素位于队头，开启时间最短的元素位于队尾。

作为本发明的进一步改进：所述已开启的模块或者逆变单元的个数M满足关系式：

$M-1<\frac{\mathrm{Ps}}{\mathrm{\&eta;}*\mathrm{Pe}}\&le;M.$

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的基于多个逆变单元并联的光伏逆变器控制方法，根据逆变器当期的总输出功率值大小，对逆变单元的运行数量以及各逆变单元的运行功率进行分配和控制，通过使各逆变单元工作在设计的最高转换效率对应的效率点，从而减小了系统损耗，提升了逆变器转换效率；并通过统计各逆变单元的并网运行时间，对各逆变单元进行轮换开机关机控制，使各模块或者逆变单元的寿命周期保持一致。

附图说明

图1是光伏逆变器的系统拓扑结构示意图。

图2是本发明控制方法的流程示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，在具体应用实例中，光伏逆变器采用N(N≥2)个模块或者逆变单元并联的结构，各模块或者逆变单元接收统一的控制器信号，N表示并联模块或者逆变单元的总个数。

如图2所示，本发明的基于多个逆变单元并联的光伏逆变器控制方法，先检测逆变器总输出功率，根据光伏逆变器当前总输出功率大小，控制器智能开启其中M个模块或者逆变单元，M＝Ps/(η*Pe)，向上取整，则M满足关系式：

$M-1<\frac{\mathrm{Ps}}{\mathrm{\&eta;}*\mathrm{Pe}}\&le;M---\left(1\right)$

上式中，M表示已经开启的模块或者逆变单元的个数，Pe表示单个模块或者逆变单元的额定输出功率，Ps表示光伏逆变器总输出功率，η表示单个模块或者逆变单元最佳转换效率点系数(0<η≤1)。

(1)当光伏逆变器总输出功率满足：(M-1)*η*Pe＜Ps≤M*η*Pe，2＜M＜N，则前M-1个模块或者逆变单元工作在η*Pe功率点，以最大转换效率并网发电，第M个模块或者逆变单元工作在Ps-(M-1)*η*Pe。

(2)当光伏逆变器总输出功率满足：0≤M＜N，Ps＞M*η*Pe时，开启未开启模块或逆变单元队列Q1中位于队头元素对应的模块或逆变单元；当M＝0时，光伏逆变器开始并网发电，开启一个模块或逆变单元；当M＞1时，前M个模块或者逆变单元工作在η*Pe功率点，以最大转换效率并网发电，第M+1个模块或者逆变单元工作在Ps-M*η*Pe功率点。同时，在未开启模块或逆变单元队列Q1中删除最新开启的模块或逆变单元对应的元素，并将最新开启的模块或逆变单元作为新的元素插入已开启模块或逆变单元队列Q2中。

(3)当光伏逆变器总输出功率满足：1≤M，Ps≤(M-1)*η*Pe时，关闭已开启模块或逆变单元队列Q2中位于队头元素对应的模块或逆变单元；若M＝1，光伏逆变器停止发电；若M＝2，则保留1个模块或逆变单元；若M＞2，则前M-2个模块或者逆变单元工作在η*Pe功率点，以最大转换效率并网发电，第M-1个模块或者逆变单元工作在Ps-(M-1)*η*Pe。在已开启队列Q2中删除最新关闭的模块或逆变单元对应的元素，并将最新关闭的模块或逆变单元作为新的元素插入已关闭队列Q1中。

(4)当M≥N时，所有模块或者逆变单元工作在Ps/N功率点，保证最大能力输出功率。

在具体应用时，当未开启模块或逆变单元队列Q1中的元素个数发生变化时，则需根据队列中各个元素对应的模块或者逆变单元的开启总时间大小进行从新排序，开启时间最短的元素位于队头，开启时间最长的元素位于队尾。

在具体应用时，当已开启模块或逆变单元队列Q2中的元素个数发生变化时，同样需要根据队列中各个元素对应的模块或者逆变单元的开启总时间大小进行从新排序，开启时间最长的元素位于队头，开启时间最短的元素位于队尾。

由上可知，本发明的基于多个逆变单元并联的光伏逆变器控制方法，根据逆变器当期的总输出功率值大小，对逆变单元的运行数量及各逆变单元的运行功率进行分配和控制，通过使各逆变单元工作在设计的最高转换效率对应的功率点，以减小系统损耗，提升逆变器的转换效率；且进一步通过统计各逆变单元的并网运行时间，对各逆变单元进行轮换开机、关机控制，使各模块或者逆变单元的寿命周期保持一致。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于多个逆变单元并联的光伏逆变器控制方法，所述光伏逆变器包括N个并联模块或者逆变单元，其特征在于，步骤为：

(1)检测逆变器总输出功率Ps及已开启的模块或者逆变单元的个数M；

(2)当M≥N时，所有模块或者逆变单元工作在Ps/N对应的功率点；否则，执行步骤(3)；

(3)当光伏逆变器总输出功率满足：0≤M＜N，Ps＞M*η*Pe时，开启未开启队列Q1中位于对头元素对应的模块或逆变单元；否则执行步骤(4)；其中，η表示单个模块或者逆变单元最佳转换效率点系数，0<η≤1；

(4)当光伏逆变器总输出功率满足：1≤M，Ps≤(M-1)*η*Pe时，关闭已开启模块或逆变单元队列Q2中位于队头元素对应的模块或逆变单元；否则，结束控制。

2.根据权利要求1所述的基于多个逆变单元并联的光伏逆变器控制方法，其特征在于，当光伏逆变器总输出功率满足：(M-1)*η*Pe＜Ps≤M*η*Pe，2＜M＜N，则前M-1个模块或者逆变单元工作在η*Pe功率点，以最大转换效率并网发电，第M个模块或者逆变单元工作在Ps-(M-1)*η*Pe。

3.根据权利要求1所述的基于多个逆变单元并联的光伏逆变器控制方法，其特征在于，在步骤(3)中，当M＝0时，光伏逆变器开始并网发电，开启一个模块或逆变单元；当M＞1时，前M个模块或者逆变单元工作在η*Pe功率点，以最大转换效率并网发电，第M+1个模块或者逆变单元工作在Ps-M*η*Pe功率点；同时，在未开启模块或逆变单元队列Q1中删除最新开启的模块或逆变单元对应的元素，并将最新开启的模块或逆变单元作为新的元素插入已开启模块或逆变单元队列Q2中。

4.根据权利要求1所述的基于多个逆变单元并联的光伏逆变器控制方法，其特征在于，在步骤(4)中，若M＝1，光伏逆变器停止发电；若M＝2，则保留1个模块或逆变单元；若M＞2，则前M-2个模块或者逆变单元工作在η*Pe功率点，以最大转换效率并网发电，第M-1个模块或者逆变单元工作在Ps-(M-1)*η*Pe；在已开启队列Q2中删除最新关闭的模块或逆变单元对应的元素，并将最新关闭的模块或逆变单元作为新的元素插入已关闭队列Q1中。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的基于多个逆变单元并联的光伏逆变器控制方法，其特征在于，当未开启模块或逆变单元队列Q1中的元素个数发生变化时，则根据队列中各个元素对应的模块或者逆变单元的开启总时间大小进行从新排序，开启时间最短的元素位于队头，开启时间最长的元素位于队尾。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的基于多个逆变单元并联的光伏逆变器控制方法，其特征在于，当已开启模块或逆变单元队列Q2中的元素个数发生变化时，根据队列中各个元素对应的模块或者逆变单元的开启总时间大小进行从新排序，开启时间最长的元素位于队头，开启时间最短的元素位于队尾。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的基于多个逆变单元并联的光伏逆变器控制方法，其特征在于，所述已开启的模块或者逆变单元的个数M满足关系式：

$M-1<\frac{\mathrm{Ps}}{\mathrm{\&eta;}*\mathrm{Pe}}\&le;M.$