CN104821598A - 一种并网逆变器控制方法和控制设备 - Google Patents
一种并网逆变器控制方法和控制设备 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开了一种并网逆变器控制方法和控制设备,其中,该方法包括:根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境;当判断得到所述并网逆变器处于弱电网环境时,增加所述并网逆变器的无功输出,和/或降低所述并网逆变器的有功输出,以降低并网逆变器在弱电网环境下的脱网频率,同时降低并网逆变器自身发电功率对弱电网的影响程度。
Description
技术领域
本发明涉及逆变器控制技术领域,更具体地说,涉及一种并网逆变器控制方法和控制设备。
背景技术
传统的并网逆变器是按照适应比较理想的大容量电网特性要求来设计的,对于弱电网下出现的电网电压、频率波动,容易出现频繁的脱网保护和反复并网动作,不仅影响了系统正常发电,还会降低并网逆变器内交流继电器、交流接触器等的寿命。另外,所述并网逆变器自身发电功率对弱电网影响较大,容易造成电网电压的抬升,这进一步触发了并网逆变器的频繁脱网保护,而且高电网电压也会对电网上的其它用电设备造成危害。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种并网逆变器控制方法和控制设备,以降低并网逆变器在弱电网下的脱网频率,同时降低并网逆变器自身发电功率对弱电网的影响程度。
一种并网逆变器控制方法,包括:
根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境;
当判断得到所述并网逆变器处于弱电网环境时,增加所述并网逆变器的无功输出,和/或降低所述并网逆变器的有功输出。
可选地,所述根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境前,还包括:
检测到电网电压超出允许的电压波动范围的上限,或电网频率超出允许的频率波动范围的上限。
其中,所述根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境,包括:
判断电网电压有效值的变化量是否超出第一设定值,若超出所述第一设定值,判定所述并网逆变器处于弱电网环境。
其中,所述根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境,包括:
判断电网电压有效值随功率的变化率是否超出第二设定值,若超出所述第二设定值,判定所述并网逆变器处于弱电网环境。
可选地,所述判断电网电压有效值随功率的变化率是否超出第二设定值前,还包括:
判断并网逆变器输出功率的变化量是否小于第三设定值,若小于所述第三设定值,将并网逆变器输出功率的变化量修改为所述第三设定值;否则,不做修改。
其中,所述根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境,包括:
判断电网频率的变化量是否超出第四设定值,若超出所述第四设定值,判定所述并网逆变器处于弱电网环境。
其中,所述根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境,包括:
判断电网频率随功率的变化率是否超出第五设定值,若超出所述第五设定值,判定所述并网逆变器处于弱电网环境。
可选地,所述判断电网频率随功率的变化率是否超出第五设定值前,还包括:
判断并网逆变器输出功率的变化量是否小于第六设定值,若小于所述第六设定值,将并网逆变器输出功率的变化量修改为所述第六设定值;否则,不做修改。
一种并网逆变器控制设备,包括:
采样电路,用于采集电网参数;
和与所述采样电路相连的控制电路,用于根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境;以及当判断得到所述并网逆变器处于弱电网环境时,增加所述并网逆变器的无功输出,和/或降低所述并网逆变器的有功输出。
其中,所述控制电路用于在检测到电网电压超出允许的电压波动范围的上限,或电网频率超出允许的频率波动范围的上限的前提下,才执行根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境的步骤。
从上述的技术方案可以看出,本发明通过增加并网逆变器无功输出和/或降低有功输出,来提高并网逆变器对弱电网环境的适应性,从而降低了并网逆变器在弱电网下的脱网频率。同时,增加并网逆变器无功输出和/或降低有功输出的操作还可以抑制并网逆变器自身发电功率对电网电压的抬升,从而降低了并网逆变器在弱电网环境下对电网电压的影响程度,维持了电网电压的稳定。
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为本发明实施例公开的一种并网逆变器控制方法流程图;
图2为本发明实施例公开的一种依据ΔV判断电网强弱时所对应的并网逆变器控制方法流程图;
图3a为本发明实施例公开的一种依据ΔV/ΔP判断电网强弱时所对应的并网逆变器控制方法流程图;
图3b为本发明实施例公开的又一种依据ΔV/ΔP判断电网强弱时所对应的并网逆变器控制方法流程图;
图4为本发明实施例公开的一种依据Δf判断电网强弱时所对应的并网逆变器控制方法流程图;
图5为本发明实施例公开的一种依据Δf/ΔP判断电网强弱时所对应的并网逆变器控制方法流程图;
图6为本发明实施例公开的一种并网逆变器控制设备结构示意图。
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。
参见图1,本发明实施例公开了一种并网逆变器控制方法,以降低并网逆变器在弱电网环境下的脱网频率,同时降低并网逆变器自身发电功率对弱电网的影响程度,包括:
步骤101:根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境,当判断得到所述并网逆变器处于弱电网环境时,进入步骤102;否则,返回步骤101;
步骤102:增加所述并网逆变器的无功输出,和/或降低所述并网逆变器的有功输出。
本实施例根据电网强弱调整并网逆变器的运行状态,使之适应不同的电网环境,在弱电网环境下,通过增加并网逆变器无功输出和/或降低有功输出,来提高并网逆变器的电网适应性,从而降低并网逆变器在弱电网环境下的脱网频率。同时,增加并网逆变器无功输出和/或降低有功输出的操作还可以抑制并网逆变器自身发电功率对电网电压的抬升,从而降低了并网逆变器在弱电网环境下对电网电压的影响程度,维持了电网电压的稳定。
为了更清楚的描述本方案,下面针对步骤101~102进行详述。
1)关于步骤101
弱电网环境下,电网波形易受电源和负载的影响产生较大的波动,因此可依据电网电压有效值的变化量(ΔV)、电网频率的变化量(Δf)、电网电压有效值随功率的变化率(ΔV/ΔP)或电网频率随功率的变化率(Δf/ΔP)等可以直观反映电网波动程度的参数,来判断电网环境的强弱,具体描述如下:
①依据ΔV来判断电网强弱时,对应的并网逆变器控制方法如图2所示,包括:
步骤201:判断电网电压有效值的变化量(ΔV)是否超出第一设定值,若ΔV超出所述第一设定值,进入步骤202;否则,返回步骤201;
步骤202:增加并网逆变器的无功输出,和/或降低所述并网逆变器的有功输出。
其中,ΔV的计算过程为:首先,获取电网电压的瞬时值(V);其次,根据V计算电网电压的有效值(Vn),x为一个电网工频周期内并网逆变器的采样点数;最后,将本次计算出的电网电压有效值(Vn)与上一次计算出的电网电压有效值(Vn-1)作差,得到电网电压有效值的变化量(ΔV)。当ΔV超出第一设定值时,说明电网较弱,所述第一设定值的大小根据实际情况设置,通常为10V左右。
②依据ΔV/ΔP判断电网强弱时,对应的并网逆变器控制方法如图3a所示,包括:
步骤301:判断电网电压有效值随功率的变化率(ΔV/ΔP)是否超出第二设定值,若ΔV/ΔP超出所述第二设定值,进入步骤302;否则,返回步骤301;
步骤302:增加并网逆变器的无功输出,和/或降低所述并网逆变器的有功输出。
其中,ΔV/ΔP的计算过程为:首先,获取电网电压的瞬时值(V)以及并网电流的瞬时值(I);其次,根据V和I,计算电网电压的有效值(Vn)以及并网逆变器输出功率(Pn),Pn=Vn*In, x为一个电网工频周期内并网逆变器的采样点数;最后,将本次计算出的电网电压有效值(Vn)与上一次计算出的电网电压有效值(Vn-1)作差,得到ΔV=Vn-Vn-1,同时将本次计算出的并网逆变器输出功率(Pn)与上一次计算出的并网逆变器输出功率(Pn-1)作差,得到ΔP=Pn-Pn-1,再以此计算ΔV/ΔP。若ΔV/ΔP超出第二设定值,说明电网较弱,所述第二设定值的大小根据实际情况设置,通常为10V/KW左右。
此外,本实施例基于图3a所示方案,提出了一种更为优选的并网逆变器控制方法,参见图3b,包括:
步骤31:判断并网逆变器输出功率的变化量(ΔP)是否小于第三设定值,例如100W,若ΔP小于所述第三设定值,进入步骤32;否则,进入步骤33;
步骤32:将并网逆变器输出功率的变化量(ΔP)修改为所述第三设定值;
步骤33:判断电网电压有效值随功率的变化率(ΔV/ΔP)是否超出第二设定值,若ΔV/ΔP超出所述第二设定值,进入步骤34;否则,返回步骤31;
步骤34:增加并网逆变器的无功输出,和/或降低所述并网逆变器的有功输出。
本方案在比较ΔV/ΔP与第二设定值的大小之前,首先判断ΔP是否小于第三设定值,若ΔP小于第三设定值,将其修改为所述第三设定值,之后才代入ΔV/ΔP的计算。因为:当ΔP很小时,即便ΔP出现一点点误差也会造成ΔV/ΔP的计算结果出现很大的误差,因此需要限制分母的大小,以减小采样和舍入误差所导致的ΔV/ΔP计算误差。
③依据Δf判断电网强弱时,对应的并网逆变器控制方法如图4所示,包括:
步骤401:判断电网频率的变化量(Δf)是否超出第四设定值,若Δf超出所述第四设定值,进入步骤402;否则,返回步骤401;
步骤402:增加并网逆变器的无功输出,和/或降低所述并网逆变器的有功输出。
④依据Δf/ΔP判断电网强弱时,对应的并网逆变器控制方法如图5所示,包括:
步骤501:判断电网频率随功率的变化率(Δf/ΔP)是否超出第五设定值,若Δf/ΔP超出所述第五设定值,进入步骤502;否则,返回步骤501;
步骤502:增加并网逆变器的无功输出,和/或降低所述并网逆变器的有功输出。
作为优选,本方案在比较Δf/ΔP与第五设定值的大小之前,还可包括:判断ΔP是否小于第六设定值,若ΔP小于所述第六设定值,将ΔP修改为所述第六设定值,之后才代入Δf/ΔP的计算;否则,不对ΔP做修改,直接代入Δf/ΔP的计算,因为:当ΔP很小时,即便ΔP出现一点点误差也会造成Δf/ΔP的计算结果出现很大的误差,因此需要限制分母的大小,以减小采样和舍入误差所导致的Δf/ΔP计算误差。
2)关于步骤102
设并网逆变器本次输出有功功率的大小为Pn,则并网逆变器限制下一次输出有功功率的大小可以采用公式Pn+1=Pn-k*ΔV/ΔP计算得到,其中k为使公式量纲统一的系数,例如取ΔV为电网电压有效值的变化量。
并网逆变器增加下一次输出无功功率的大小也可采用类似方法得到,不再赘述。
此外,作为优选,上述公开的任一种并网逆变器控制方法,只在检测到电网电压超出允许的电压波动范围的上限(或电网频率超出允许的频率波动范围的上限)时执行,而在电网电压(频率)处于允许的电压(频率)波动范围,或电网电压(频率)偏低时,则不对并网逆变器进行增加无功输出和/或降低有功输出的调控,否则可能会使电网陷入更加恶劣的运行环境,如电网电压偏低等,这是我们所不乐见的。
其中,电网电压超出允许的电压波动范围的上限,可设定为电网电压的瞬时值超出1.1倍的额定电网电压峰值,也可设定为电网电压的有效值超出1.1倍的额定电网电压有效值。电网频率超出允许的频率波动范围的上限,可设定为电网频率超出额定工频加0.5Hz。
参见图6,本发明实施例还公开了一种并网逆变器控制设备,以降低并网逆变器在弱电网环境下的脱网频率,同时降低并网逆变器自身发电功率对弱电网的影响程度,包括:
采样电路601,用于采集电网参数;
和与采样电路601相连的控制电路602,用于根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境;以及当判断得到所述并网逆变器处于弱电网环境时,增加所述并网逆变器的无功输出,和/或降低所述并网逆变器的有功输出。
作为优选,控制电路602用于在检测到电网电压超出允许的电压波动范围的上限,或电网频率超出允许的频率波动范围的上限的前提下,才执行根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境的步骤。
综上所述,本发明通过增加并网逆变器无功输出和/或降低有功输出,来提高并网逆变器对弱电网环境的适应性,从而降低并网逆变器在弱电网环境下的脱网频率。同时,增加并网逆变器无功输出和/或降低有功输出的操作还可以抑制并网逆变器自身发电功率对电网电压的抬升,从而降低了并网逆变器在弱电网环境下对电网电压的影响程度,维持了电网电压的稳定。
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。对于实施例公开的设备而言,由于其与实施例公开的方法相对应,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实施例的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明实施例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)
1.一种并网逆变器控制方法,其特征在于,包括:
根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境;
当判断得到所述并网逆变器处于弱电网环境时,增加所述并网逆变器的无功输出,和/或降低所述并网逆变器的有功输出。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境前,还包括:
检测到电网电压超出允许的电压波动范围的上限,或电网频率超出允许的频率波动范围的上限。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境,包括:
判断电网电压有效值的变化量是否超出第一设定值,若超出所述第一设定值,判定所述并网逆变器处于弱电网环境。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境,包括:
判断电网电压有效值随功率的变化率是否超出第二设定值,若超出所述第二设定值,判定所述并网逆变器处于弱电网环境。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述判断电网电压有效值随功率的变化率是否超出第二设定值前,还包括:
判断并网逆变器输出功率的变化量是否小于第三设定值,若小于所述第三设定值,将并网逆变器输出功率的变化量修改为所述第三设定值;否则,不做修改。
6.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境,包括:
判断电网频率的变化量是否超出第四设定值,若超出所述第四设定值,判定所述并网逆变器处于弱电网环境。
7.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境,包括:
判断电网频率随功率的变化率是否超出第五设定值,若超出所述第五设定值,判定所述并网逆变器处于弱电网环境。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述判断电网频率随功率的变化率是否超出第五设定值前,还包括:
判断并网逆变器输出功率的变化量是否小于第六设定值,若小于所述第六设定值,将并网逆变器输出功率的变化量修改为所述第六设定值;否则,不做修改。
9.一种并网逆变器控制设备,其特征在于,包括:
采样电路,用于采集电网参数;
和与所述采样电路相连的控制电路,用于根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境;以及当判断得到所述并网逆变器处于弱电网环境时,增加所述并网逆变器的无功输出,和/或降低所述并网逆变器的有功输出。
10.根据权利要求9所述的设备,其特征在于,所述控制电路用于在检测到电网电压超出允许的电压波动范围的上限,或电网频率超出允许的频率波动范围的上限的前提下,才执行根据电网参数的变化,判断并网逆变器是否处于弱电网环境的步骤。
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