CN104538986B - 一种并联逆变器的控制方法、主机、从机及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种并联逆变器的控制方法及系统，方法包括：所有从机接收主机发送的最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数和直流电压环控制算法的所有或部分变量、参数以及均分的基准电流信号，所有从机对最大功率点跟踪算法的变量、参数和直流电压环控制算法的变量、参数进行备份；当从机判断主机失效后，其中一个从机成为新的主机，利用备份的最大功率点跟踪算法的变量、参数和直流电压环控制算法的变量、参数来初始化其最大功率点跟踪和直流电压环的变量、参数，并进行控制和新的基准电流信号的均分，将均分后的基准电流信号发送给其他从机。这种处理方法可以在主机失效以后，其他从机继续正常工作进行并网发电，不浪费发电量。

Description

一种并联逆变器的控制方法、主机、从机及系统

技术领域

本发明涉及光伏逆变器技术领域，特别涉及一种并联逆变器的控制方法、主机、从机及系统。

背景技术

随着新能源电站容量的不断扩大，为了实现并网逆变器容量的优化配置，实现单机WM级方案，逆变器并联成为了技术发展的趋势。并联逆变器具有方便扩容、减少系统成本、提高系统效率等优点，但是增加了控制的复杂度。

目前，对于并联逆变器的控制大部分采用主从工作模式，即其中一个逆变器作为主机完成MPPT跟踪和电压环控制，其输出通过均流环节给各个并联的其他逆变器分配电流指令。主从工作模式实现起来相对简单，而且均流效果较好。

但是，主从工作模式的多个并联逆变器，当主机由于故障等原因失效后，其他从机也就无法顺利地进行工作，这样对并联系统的影响较大。

因此，本领域技术人员需要提供一种并联逆变器的控制方法，可以使并联逆变器在主从工作模式时，主机失效后，并联系统仍然能够顺利地继续工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种并联逆变器的控制方法、主机、从机及系统，可以使并联逆变器在主从工作模式时，主机失效后，并联系统仍然能够顺利地继续工作。

本实施例提供的并联逆变器的控制方法，适用于至少两个逆变器并联的系统中，所有逆变器的直流侧并联、交流侧也并联，其中一个逆变器作为主机，其他逆变器作为从机；包括以下步骤：

所有从机接收主机发送的最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数和直流电压环控制算法的所有或部分变量、参数以及均分的基准电流信号，所有从机对所述最大功率点跟踪算法的变量、参数和直流电压环控制算法的变量、参数进行备份；

当从机判断主机失效后，其中一个从机成为新的主机，利用备份的所述最大功率点跟踪算法的变量、参数和直流电压环控制算法的变量、参数来初始化其最大功率点跟踪和直流电压环的变量、参数，并进行控制和新的基准电流信号的均分，将均分后的基准电流信号发送给其他从机。

优选地，所述从机进行新的基准电流信号的均分，具体包括：

所述从机确定当前并联的正常工作的逆变器的台数，根据直流电压环输出的总基准电流，确定新的均分后的基准电流信号并发送给所有从机。

优选地，所述其中一个从机成为新的主机，具体为：

满足成为主机条件的所有从机根据预定顺序成为新的主机；所述预定顺序为以下的任意一种：逆变器的编号大小、逆变器输出功率的大小或逆变器的工作时间长短。

本发明实施例还提供一种并联逆变器中的主机，包括：第一控制模块、第一最大功率点跟踪模块、第一直流电压环模块和第一电流环模块；

所述第一最大功率点跟踪模块，用于进行最大功率点跟踪计算，获得最大功率点对应的逆变器工作的直流电压值，将所述直流电压值发送给所述第一直流电压环模块；

所述第一直流电压环模块，用于根据所述直流电压值获得总基准电流，将总基准电流根据并联的逆变器台数进行均分，将均分的基准电流信号发送给所述第一电流环模块，同时发送给每个从机；

所述第一控制模块，用于将所述第一最大功率点跟踪模块中最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数和直流电压环中电压环控制算法的所有或部分变量、参数发送给每个从机。

本发明实施例还提供一种并联逆变器中的从机，包括：第二控制模块、第二最大功率点跟踪模块、第二直流电压环模块和第二电流环模块；

所述第二电流环模块，用于根据所述均分的基准电流信号完成电流环的控制；

所述第二控制模块，用于确定主机失效时将该从机切换为主机，发送控制指令给所述第二最大功率点跟踪模块和第二直流电压环模块；

所述第二最大功率点跟踪模块，用于根据主机发送的最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数进行最大功率点跟踪算法的初始化，并进行最大功率点跟踪，获得直流电压值并发送给所述第二直流电压环模块；

所述第二直流电压环模块，用于根据所述直流电压值获得新的总基准电流，并将新的总基准电流均分后发送给其他从机。

本实施例还提供一种并联逆变器系统，包括：至少两个逆变器，所有逆变器的直流侧并联、交流侧并联，其中一个逆变器作为主机，其他逆变器作为从机；

所述主机，用于利用最大功率点跟踪算法获得直流电压值，并由所述直流电压值获得总基准电流，将总基准电流均分后发送给每个从机；并将最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数和直流电压环控制算法的所有或部分变量、参数均发送给每个从机；

所述从机，用于对所述最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数和直流电压环控制算法的所有或部分变量、参数进行备份，当判断主机失效后，确定切换为新的主机时，根据备份的变量或参数初始化其自身的最大功率点跟踪和直流电压环，并进行控制和新的基准电流信号的均分，将均分后的基准电流信号发送给其他从机。

优选地，所述从机根据预定顺序代替失效的主机成为新的主机，所述预定顺序为以下的任意一种：逆变器的编号大小、逆变器输出功率的大小或逆变器的工作时间长短。

优选地，所有逆变器分别具有各自的控制器；

所述逆变器的控制器之间两两互相通讯，告知对方各自的工作状态。

优选地，所述最大功率点跟踪算法的参数包括：扰动步长和扰动周期；所述最大功率点跟踪算法的变量包括：功率差、电压差以及与算法相关的中间变量。

优选地，所述直流电压环控制算法的参数包括：比例参数和积分参数；所述直流电压环控制算法的变量包括：控制基准值、比例输出值、积分输出值、以及与控制相关的中间变量。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本实施例提供的方法，主机正常运行时，从机不但接收主机发送的基准电流信号，而且还接收主机发送的最大功率点跟踪和直流电压环的参数和变量，对这些参数和变量进行备份，当主机失效以后，其中一个从机成为新的主机，利用备份的参数和变量进行初始化，进行控制，将新的均分的基准电流信号发送给从机，并且将自身的最大功率点跟踪和直流电压环的参数和变量也发送给其他从机，其他从机对这些参数和变量进行备份。这种处理方法可以在主机失效以后，其他从机继续正常工作进行并网发电，不浪费发电量。从机切换为主机利用原主机备份数据对其控制模块进行初始化，使得切换瞬态系统功率扰动小，有利于系统稳定性。

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是本发明提供的并联逆变器的控制方法实施例一流程图；

图2是本发明提供的逆变器并联的光伏发电系统示意图；

图3是现有技术中的逆变器并联示意图；

图4是本发明提供的逆变器并联示意图；

图5是本发明提供的并联逆变器的控制方法实施例二流程图；

图6是本发明提供的并联逆变器中的主机示意图；

图7是本发明提供的并联逆变器中的从机示意图；

图8是本发明提供的并联逆变器系统实施例一示意图。

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并联逆变器的控制方法实施例一流程图。

本实施例提供的并联逆变器的控制方法，适用于至少两个逆变器并联的系统中，所有逆变器的直流侧并联、交流侧也并联，其中一个逆变器作为主机，其他逆变器作为从机；具体可以参见图2所示的逆变器并联的光伏发电系统。图2中逆变器的输出端通过滤波电路并联在交流母线上。逆变器采用LCL滤波器(也可以为LC等其它类型滤波器)，L1～Ln为桥臂侧滤波电感，C1～Cn为滤波电容，Lg1～Lgn为网侧滤波电感；Lg为电网等效阻抗；T为双绕组升压变压器。

该方法包括以下步骤：

S101：所有从机接收主机发送的最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数和直流电压环控制算法的所有或部分变量、参数以及均分的基准电流信号，所有从机对所述最大功率点跟踪算法的变量、参数和直流电压环控制算法的变量、参数进行备份；

可以理解的是最大功率点跟踪和直流电压环控制均是光伏并网系统中比较成熟的技术，因此具体的算法在此不再赘述。

现有技术中参见图3，只有主机一个逆变器进行最大功率点跟踪MPPT和直流电压环控制，例如逆变器inv1为主机，逆变器inv2-invN为从机。主机inv1将均分的基准电流信号iref发送给每个从机。但当主机inv1失效需要断电维护时。此时，从机inv2～invN将不能继续进行并网，从而造成发电量损失。

而本实施例中主机inv1发送给从机的信号有所变化，参见图4，主机inv1不仅将均分的基准电流信号iref发送给所有从机inv2-invN，而且将最大功率点跟踪算法的参数和变量以及直流电压环控制算法的参数和变量均发送给所有从机，所有从机对这些参数和变量进行备份。以便于当主机失效后，从机成为新的主机后，利用备份的参数和变量进行初始化，而不是从0开始进行初始化，从0开始进行初始化会造成整个系统具有较大的功率波动。

S102：当从机判断主机失效后，其中一个从机成为新的主机，利用备份的所述最大功率点跟踪算法的变量、参数和直流电压环控制算法的变量、参数来初始化其最大功率点跟踪和直流电压环的变量、参数，并进行控制和新的基准电流信号的均分，将均分后的基准电流信号发送给其他从机。

可以理解的是，并联的所有逆变器之间都是互相通信的，例如，从机接收到主机发送的失效信号，则可以确定主机已经失效。因此，各个从机可以及时判断出主机是否已经失效，从机按照预定顺序成为新的主机。

在正常运行时，从机对主机MPPT和电压环数据进行备份，当主机失效后，其中一台从机利用备份数据，自动启动MPPT和直流电压环，并切换为主机，其余从机重新备份新主机的控制数据。

本实施例提供的方法，主机正常运行时，从机不但接收主机发送的基准电流信号，而且还接收主机发送的最大功率点跟踪和直流电压环的参数和变量，对这些参数和变量进行备份，当主机失效以后，其中一个从机成为新的主机，利用备份的参数和变量进行初始化，进行控制，将新的均分的基准电流信号发送给从机，并且将自身的最大功率点跟踪和直流电压环的参数和变量也发送给其他从机，其他从机对这些参数和变量进行备份。这种处理方法可以在主机失效以后，其他从机继续正常工作进行并网发电，不浪费发电量。此外，从机切换为主机瞬态过程引起功率扰动小。

方法实施例二：

参见图5，该图为本发明提供的并联逆变器的控制方法实施例二流程图。

S501：主机利用最大功率点跟踪算法进行MPPT，获得最大功率点对应的电压值；

S502：主机根据所述电压值进行直流电压环的控制，获得电流值；

S503：主机根据所述电流值和逆变器的台数获得均分的基准电流信号，将所述基准电流信号发送给所有从机；并将最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数和直流电压环控制算法的所有或部分变量、参数发送给所有从机。

S504：对主机发送的所述变量和参数进行备份，根据所述基准电流信号进行电流环控制。

S505：判断主机失效后，满足成为主机条件的所有从机根据预定顺序成为新的主机；根据备份的所述参数和变量进行MPPT初始化和直流电压环控制，输出新的均分后的基准电流信号给其他从机，并且将自身的最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数和直流电压环控制算法的所有或部分变量、参数发送给所有新的从机。

可以理解的是，此处新的从机是不包括新的主机的其他所有正常工作的从机。

所述预定顺序为以下的任意一种：逆变器的编号大小、逆变器输出功率的大小或逆变器的工作时间长短。

需要说明的是，当主机失效以后，正常工作的逆变器的并联台数已经减少了一个，因此，新的主机在均分基准电流信号时，需要确定目前正常工作的逆变器的台数。

下面解释一下以上实施例中的参数和变量。

变量是指算法中实时变化的值，而参数指的是固定不变的值。

例如，对于MPPT算法中的变量有功率差、电压差以及与算法相关的中间变量；参数有扰动步长和扰动周期等。

对于直流电压环的PI控制算法：变量有控制基准值、比例输出值、积分输出值以及与控制相关的中间变量；参数有比例参数和积分参数。

可以理解的是，以上所说的中间变量是指与算法采取的控制策略相关的一些变量，这个根据具体的控制策略不同则中间变量也不相同。

综上，本发明实施例提供的方法，可以保证主机在出现故障失效后，与其并联的从机可以替代失效的主机继续工作，由于从机保存了主机的参数和变量，因此，可以实现无缝地切换，使整个系统没有扰动。

基于以上实施例提供的一种并联逆变器的控制方法，本发明还提供了一种并联逆变器中的主机和从机。下面结合附图来详细进行说明。

参见图6，该图为本发明提供的并联逆变器中的主机示意图。

本实施例提供的并联逆变器中的主机，包括：第一控制模块601、第一最大功率点跟踪模块602、第一直流电压环模块603和第一电流环模块604；

所述第一最大功率点跟踪模块602，用于进行最大功率点跟踪计算，获得最大功率点对应的逆变器工作的直流电压值，将所述直流电压值发送给所述第一直流电压环模块603；

所述第一直流电压环模块603，用于根据所述直流电压值获得总基准电流，将总基准电流根据并联的逆变器台数进行均分，将均分的基准电流信号发送给所述第一电流环模块604，同时发送给每个从机；

需要说明的是，第一电流环模块604用于根据基准电流信号进行电流控制。

所述第一控制模块601，用于将所述第一最大功率点跟踪模块602中最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数和直流电压环中电压环控制算法的所有或部分变量、参数发送给每个从机。

本实施例中提供的主机与现有技术中主机的区别是，发送给从机的信号不仅包括基准电流信号，而且还包括最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数和直流电压环中电压环控制算法的所有或部分变量、参数。

参见图7，该图为本发明提供的并联逆变器中的从机示意图。

本实施例提供的并联逆变器中的从机，包括：第二控制模块701、第二最大功率点跟踪模块702、第二直流电压环模块703和第二电流环模块704；

所述第二电流环模块704，用于根据所述均分的基准电流信号完成电流环的控制；

所述第二控制模块701，用于确定主机失效时将该从机切换为主机，发送控制指令给所述第二最大功率点跟踪模块和第二直流电压环模块；

所述第二最大功率点跟踪模块702，用于根据主机发送的最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数进行最大功率点跟踪算法的初始化，并进行最大功率点跟踪，获得直流电压值并发送给所述第二直流电压环模块；

所述第二直流电压环模块703，用于根据所述直流电压值获得新的总基准电流，并将新的总基准电流均分后发送给其他从机。

本实施例中提供的从机与现有技术中的从机也是有区别的，本实施例提供的从机可以对主机的参数和变量进行备份，当主机失效以后，替换失效的主机成为新的主机，进行主机的控制包括均分基准电流信号，而且还发送自身的参数和变量给其他的从机。这样可以保证主机失效以后，这些从机可以继续进行并网发电，从而不损失发电量。

基于以上实施例提供的一种并联逆变器的控制方法、主机和从机，本发明还提供了一种并联逆变器系统，下面结合附图来详细进行说明。

参见图8，该图为本发明提供的并联逆变器系统实施例一示意图。

本实施例提供的并联逆变器系统，包括：至少两个逆变器，所有逆变器的直流侧并联、交流侧并联，其中一个逆变器作为主机，其他逆变器作为从机；

本实施例中以三个逆变器为例进行介绍，如图8所示的第一逆变器800，第二逆变器900和第三逆变器1000。

以第一逆变器800为主机，第二逆变器900和第三逆变器1000为从机为例进行介绍。

所述主机(第一逆变器800)，用于利用最大功率点跟踪算法获得直流电压值，并由所述直流电压值获得总基准电流，将总基准电流均分后发送给每个从机；并将最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数和直流电压环控制算法的所有或部分变量、参数均发送给每个从机(第二逆变器900和第三逆变器1000)；

所述从机(第二逆变器900和第三逆变器1000)，用于对所述最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数和直流电压环控制算法的所有或部分变量、参数进行备份，当判断主机(第一逆变器800)失效后，确定切换为新的主机时，根据备份的变量或参数初始化其自身的最大功率点跟踪和直流电压环，并进行控制和新的基准电流信号的均分，将均分后的基准电流信号发送给其他从机。

需要说明的是，第二逆变器900和第三逆变器1000均可以成为新的主机，具体可以根据预定顺序成为新的主机，例如逆变器的编号大小、逆变器输出功率的大小或逆变器的工作时间长短。即，当第一逆变器800失效后，第二逆变器900成为新的主机。

由于逆变器的直流侧并联，交流侧也并联，因此，所有逆变器分别具有各自的控制器；所述逆变器的控制器之间两两互相通讯，告知对方各自的工作状态。从机中的控制器可以通过收到的主机的信息来判断主机是否失效，例如，从机接收到主机失效信号，则表明主机已经失效。

主机正常运行时，从机不但接收主机发送的基准电流信号，而且还接收主机发送的最大功率点跟踪和直流电压环的参数和变量，对这些参数和变量进行备份，当主机失效以后，其中一个从机成为新的主机，利用备份的参数和变量进行初始化，进行控制，将新的均分的基准电流信号发送给从机，并且将自身的最大功率点跟踪和直流电压环的参数和变量也发送给其他从机，其他从机对这些参数和变量进行备份。这种系统可以在主机失效以后，其他从机继续正常工作进行并网发电，不浪费发电量。

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)

1.一种并联逆变器的控制方法，其特征在于，适用于至少两个逆变器并联的系统中，所有逆变器的直流侧并联、交流侧也并联，其中一个逆变器作为主机，其他逆变器作为从机；包括以下步骤：

所有从机接收主机发送的最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数和直流电压环控制算法的所有或部分变量、参数以及均分的基准电流信号，所有从机对所述最大功率点跟踪算法的变量、参数和直流电压环控制算法的变量、参数进行备份；

当从机判断主机失效后，其中一个从机成为新的主机，利用备份的所述最大功率点跟踪算法的变量、参数和直流电压环控制算法的变量、参数来初始化其最大功率点跟踪和直流电压环的变量、参数，并进行控制和新的基准电流信号的均分，将均分后的基准电流信号发送给其他从机。

2.根据权利要求1所述的并联逆变器的控制方法，其特征在于，所述从机进行新的基准电流信号的均分，具体包括：

所述从机确定当前并联的正常工作的逆变器的台数，根据直流电压环输出的总基准电流，确定新的均分后的基准电流信号并发送给所有从机。

3.根据权利要求1或2所述的并联逆变器的控制方法，其特征在于，所述其中一个从机成为新的主机，具体为：

满足成为主机条件的所有从机根据预定顺序成为新的主机；所述预定顺序为以下的任意一种：逆变器的编号大小、逆变器输出功率的大小或逆变器的工作时间长短。

4.一种并联逆变器中的主机，其特征在于，包括：第一控制模块、第一最大功率点跟踪模块、第一直流电压环模块和第一电流环模块；

所述第一最大功率点跟踪模块，用于进行最大功率点跟踪计算，获得最大功率点对应的逆变器工作的直流电压值，将所述直流电压值发送给所述第一直流电压环模块；

所述第一直流电压环模块，用于根据所述直流电压值获得总基准电流，将总基准电流根据并联的逆变器台数进行均分，将均分的基准电流信号发送给所述第一电流环模块，同时发送给每个从机；

所述第一控制模块，用于将所述第一最大功率点跟踪模块中最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数和直流电压环中电压环控制算法的所有或部分变量、参数发送给每个从机。

5.一种并联逆变器中的从机，其特征在于，包括：第二控制模块、第二最大功率点跟踪模块、第二直流电压环模块和第二电流环模块；

所述第二电流环模块，用于根据均分的基准电流信号完成电流环的控制；

所述第二控制模块，用于确定主机失效时将该从机切换为主机，发送控制指令给所述第二最大功率点跟踪模块和第二直流电压环模块；

所述第二最大功率点跟踪模块，用于根据主机发送的最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数进行最大功率点跟踪算法的初始化，并进行最大功率点跟踪，获得直流电压值并发送给所述第二直流电压环模块；

所述第二直流电压环模块，用于根据所述直流电压值获得新的总基准电流，并将新的总基准电流均分后发送给其他从机。

6.一种并联逆变器系统，其特征在于，包括：至少两个逆变器，所有逆变器的直流侧并联、交流侧并联，其中一个逆变器作为主机，其他逆变器作为从机；

所述主机，用于利用最大功率点跟踪算法获得直流电压值，并由所述直流电压值获得总基准电流，将总基准电流均分后发送给每个从机；并将最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数和直流电压环控制算法的所有或部分变量、参数均发送给每个从机；

所述从机，用于对所述最大功率点跟踪算法的所有或部分变量、参数和直流电压环控制算法的所有或部分变量、参数进行备份，当判断主机失效后，确定切换为新的主机时，根据备份的变量或参数初始化其自身的最大功率点跟踪和直流电压环，并进行控制和新的基准电流信号的均分，将均分后的基准电流信号发送给其他从机。

7.根据权利要求6所述的并联逆变器系统，其特征在于，所述从机根据预定顺序代替失效的主机成为新的主机，所述预定顺序为以下的任意一种：逆变器的编号大小、逆变器输出功率的大小或逆变器的工作时间长短。

8.根据权利要求6或7所述的并联逆变器系统，其特征在于，所有逆变器分别具有各自的控制器；

所有逆变器的控制器之间两两互相通讯，告知对方各自的工作状态。

9.根据权利要求6所述的并联逆变器系统，其特征在于，所述最大功率点跟踪算法的参数包括：扰动步长和扰动周期；所述最大功率点跟踪算法的变量包括：功率差、电压差以及与算法相关的中间变量。

10.根据权利要求6所述的并联逆变器系统，其特征在于，所述直流电压环控制算法的参数包括：比例参数和积分参数；所述直流电压环控制算法的变量包括：控制基准值、比例输出值、积分输出值、以及与控制相关的中间变量。