CN105356497B - 一种并联式光伏逆变器的主机轮循控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种并联式光伏逆变器的主机轮循控制方法，采集光伏极板电压Upv；判断光伏极板电压是否大于等于逆变器启动电压Ustart，若光伏极板电压Upv小于逆变器启动电压Ustart，每台光伏逆变器分别读取上一周期轮循值R(k‑1)，当前周期轮循值R(k)，令R(k)=R(k‑1)，计算该光伏逆变器的状态值，每台光伏逆变器分别与其他光伏逆变器的状态值比较，并判断其状态值是否大于其他光伏逆变器的状态值，若是，则该光伏逆变器以主机模式进行运行，否则该光伏逆变器以从机模式运行。本发明提出的一种并联式光伏逆变器的主机轮循控制方法，通过系统轮循控制，平衡各台逆变器的寿命，提高光伏并网系统的工作稳定性。

Description

一种并联式光伏逆变器的主机轮循控制方法

技术领域

本发明涉及光伏逆变器控制技术，特别是涉及一种并联式光伏逆变器的主机轮循控制方法。

背景技术

随着能源紧张和环境问题的日益严重，新能源发电技术越来越受到重视。在集中供电的中、大型光伏并网发电系统中，采用多个并网逆变器独立运行。光伏并网逆变器是并网发电系统中的关键设备，逆变器的可靠性和安全性会影响到整个发电系统的发电量和运行稳定性。

现有的光伏逆变器多台并联系统的休眠控制策略主要为：记录并联系统内各台逆变器开机顺序的先后，在需要控制休眠时依据开机的先后序列依次关闭各台逆变器，做到先开先关，后开后关，使得各台逆变器的开机时间基本相同，以求获得各功率模块寿命一致的效果。这种控制方式的效果在一定程度上将受到光照强度及天气因素的影响，若一段时间内光照强度持续较弱时可能系统中开机序列靠后的若干台机器将长时间处于休眠态。在这种情况中，系统中部分逆变器运行时间较长，而部分逆变器可能长期处于休眠状态或运行时间较短，各台逆变器之间运行时间不均衡，从而各台逆变器的寿命长短各不相同，此外，现有光伏逆变系统并未能智能判断各个逆变器单机发生故障的概率，并以此故障概率作为衡量逆变器本机是否适合并网运行的参考指标，系统可能频繁运行经常发生故障的逆变器，以上这些情况均可能导致并网系统的频繁故障失效以及后续的维护工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种并联式光伏逆变器的主机轮循控制方法，以克服现有技术中存在的缺陷，通过系统轮循控制，平衡各台逆变器的寿命，以提高光伏并网系统的工作稳定性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种并联式光伏逆变器的主机轮循控制方法，所述并联式光伏逆变器包括N台光伏逆变器，且分别对应设置所述N台光伏逆变器的IP地址值为1、2、3、…、N，N≥2，按照如下步骤实现：

步骤S1：采集光伏极板电压Upv；

步骤S2：判断所述光伏极板电压是否大于等于逆变器启动电压Ustart；若所述光伏极板电压Upv小于所述逆变器启动电压Ustart，则返回所述步骤S1，否则，进入步骤S3；

步骤S3：每台光伏逆变器分别获取上一周期轮循值R(k-1)，并令当前周期轮循值R(k)＝R(k-1)；

步骤S4：计算所述并联式光伏逆变器中一光伏逆变器的状态值，

状态值＝(运行状态*A1)+(故障状态*A2)+(当前周期轮循值*A3)+(主从值*A4)，

其中，A1为第一权重，A2为第二权重，A3为第三权重，A4为第四权重，且A1＞2*(A2+A3)+A4，A2＞(2*A3)+A4，A3＞A4；

步骤S5：获取所述光伏逆变器与所述并联式光伏逆变器中其他光伏逆变器的状态值，判断本台光伏逆变器的状态值是否为最大，若本台光伏逆变器的状态值为最大，则进入步骤S6，否则本台光伏逆变器以从机模式运行；

步骤S6：判断所述光伏逆变器的状态值是否与所述并联式光伏逆变器中其他光伏逆变器的状态值相同，若无相同状态值，则本台光伏逆变器以主机模式运行，否则进入步骤S7；

步骤S7：读取所述光伏逆变器所记录的过去n天内本台光伏逆变器累计并网时长，并与所述并联式光伏逆变器中其他光伏逆变器比较，若本台光伏逆变器并网时长为最小值，则进入步骤S8，否则进入步骤S4；

步骤S8：令R(k')＝R(k)，将所述当前周期轮循值R(k)更改为R(k')+(所述光伏逆变器的IP地址/N)，返回步骤S4。

在本发明一实施例中，在所述步骤S4中，所述故障状态的计算步骤为：

步骤S41：读取所述光伏逆变器前n天的光伏逆变器故障次数a₁、a₂…a_n以及所述并联式光伏逆变器前n天的故障总次数b₁、b₂…b_n，并以n-z天为一个单位周期，计算所述光伏逆变器每个单位周期内平均故障次数Eavg₁、Eavg₂...Eavg_z，

…

其中，z＜n；

步骤S42：根据单位周期数z构造矩阵[P₁ P₂ … P_z]，且该矩阵中的元素P_i表示第i个单位周期的故障权重，1≤i≤z，其中，

P_i＝i·K_base

K_base为故障权重系数，且1＜K_base＜2；

步骤S43：根据所述并联式光伏逆变器每个单位周期内平均故障次数Eavg₁、Eavg₂...Eavg_z与z个单位周期的故障权重[P₁ P₂ … P_z]计算故障概率M：

步骤S44：根据故障概率M，通过如下方式计算故障状态Q：当M∈[0,0.2)，Q＝2；当M∈[0.2,0.8)，Q＝1；当M∈[0.8,1.0]，Q＝0。

在本发明一实施例中，在所述步骤S5中，所述从机模式运行按照如下步骤实现：

步骤S51：判断所述光伏极板电压Upv是否小于所述逆变器启动电压Ustart，若所光伏极板电压Upv不小于所述逆变器启动电压Ustart，则从机的光伏逆变器继续并网运行，否则进入步骤S52；

步骤S52：从机断开并网，关机。

在本发明一实施例中，在所述步骤S6中，所述主机模式运行按照如下步骤实现：

步骤S61：判断所述光伏极板电压Upv是否小于所述逆变器启动电压Ustart，若所述光伏极板电压Upv不小于所述逆变器启动电压Ustart，则作为主机的光伏逆变器继续并网运行，否则进入步骤S63；

步骤S62：判断其他作为从机的光伏逆变器是否已经全部关机，若其他从机还未全部关机，则继续等待从机关机，直至从机全部关机，并进入步骤S64；

步骤S63：所述主机断开并网，以待机模式运行；

步骤S64：判断所述光伏极板电压Upv是否小于逆变器开机电压Uon，若所述光伏极板电压Upv不小于所述逆变器开机电压Uon，则返回步骤S64，以待机模式运行，否则进入步骤S65；

步骤S65：令R(k)＝0，所述主机关机；

其中，240V＜Uon＜Ustart。

在本发明一实施例中，所述逆变器启动电压Ustart＞515V，且所述逆变器启动电压Ustart小于所述光伏极板的开路电压。

在本发明一实施例中，在所述步骤S4中，若当前周期中光伏逆变器处于主机模式运行，则所述主从值取值为1，否则，所述主从值取值为0。

在本发明一实施例中，在所述步骤S4中，当所述光伏逆变器运行时，所述运行状态取值为2；当所述光伏逆变器待机时，所述运行状态取值为1；当所述光伏逆变器故障时，所述运行状态取值为0。

在本发明一实施例中，若当前周期中光伏逆变器已经采用主机模式运行过，当前周期轮循值取值为0；否则，当前周期轮循值取值为1或R(k')+(所述光伏逆变器的IP地址/N)。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明所提出的一种并联式光伏逆变器的主机轮循控制方法，采用主机轮循的方式，无固定的开机序列，而被智能划分为主从机；主机采用轮循方式产生，每台逆变器自行识别运行模式，每次开机时主机先开机，休眠时从机先休眠，每24h进行一次主从机变更及轮循，均衡各台逆变器的主机模式运行时间，缩小了各台逆变器之间的寿命差异，并智能判断各个逆变器单机发生故障的概率，并以此故障概率作为衡量逆变器本机是否适合并网运行的参考指标，提高了整个并网系统的使用寿命，降低了由于单台逆变器故障导致整个系统失效的可能性，并减少了设备维护工作。

附图说明

图1为本发明中并联式光伏逆变器的主机轮循控制方法的流程图。

图2为本发明中以主机模式运行的流程图。

图3为本发明中以从机机模式运行的流程图；

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提供一种并联式光伏逆变器的主机轮循控制方法，所述并联式光伏逆变器包括N台光伏逆变器，且分别对应设置所述N台光伏逆变器的IP地址值为1、2、3、…、N，N≥2，如图1所示，按照如下步骤实现：

步骤S1：采集光伏极板电压Upv；

步骤S2：判断所述光伏极板电压是否大于等于逆变器启动电压Ustart；若所述光伏极板电压Upv小于所述逆变器启动电压Ustart，则返回所述步骤S1，否则，进入步骤S3；

步骤S3：每台光伏逆变器分别获取上一周期轮循值R(k-1)，并令当前周期轮循值R(k)＝R(k-1)；

步骤S4：计算所述并联式光伏逆变器中一光伏逆变器的状态值，

状态值＝(运行状态*A1)+(故障状态*A2)+(当前周期轮循值*A3)+(主从值*A4)，

其中，A1为第一权重，A2为第二权重，A3为第三权重，A4为第四权重，且A1＞2*(A2+A3)+A4，A2＞(2*A3)+A4，A3＞A4；

在本实施例中，若当前周期中光伏逆变器处于主机模式运行，则所述主从值取值为1，否则，所述主从值取值为0；

当所述光伏逆变器运行时，所述运行状态取值为2；当所述光伏逆变器待机时，所述运行状态取值为1；当所述光伏逆变器故障时，所述运行状态取值为0。

步骤S5：获取所述光伏逆变器与所述并联式光伏逆变器中其他光伏逆变器的状态值，判断本台光伏逆变器的状态值是否为最大，若本台光伏逆变器的状态值为最大，则进入步骤S6，否则本台光伏逆变器以从机模式运行；

步骤S6：判断所述光伏逆变器的状态值是否与所述并联式光伏逆变器中其他光伏逆变器的状态值相同，若无相同状态值，则本台光伏逆变器以主机模式运行，否则进入步骤S7；

步骤S7：读取所述光伏逆变器所记录的过去n天内本台光伏逆变器累计并网时长，并与所述并联式光伏逆变器中其他光伏逆变器比较，若本台光伏逆变器并网时长为最小值，则进入步骤S8，否则进入步骤S4；

步骤S8：令R(k')＝R(k)，将所述当前周期轮循值R(k)更改为R(k')+(所述光伏逆变器的IP地址/N)，返回步骤S4；

若当前周期中光伏逆变器已经成为过主机，当前周期轮循值取值为0，否则前周期轮循值取值为1或R(k')+所述光伏逆变器的IP地址/N)；

进一步的，在本实施例中，所述逆变器启动电压Ustart＞515V，且所述逆变器启动电压Ustart小于所述光伏极板的开路电压。

进一步的，在本实施例中，在所述步骤S4中，所述故障状态的计算步骤为：

步骤S41：读取所述光伏逆变器前n天的光伏逆变器故障次数a₁、a₂…a_n以及所述并联式光伏逆变器前n天的故障总次数b₁、b₂…b_n，并以n-z天为一个单位周期，计算所述光伏逆变器每个单位周期内平均故障次数Eavg₁、Eavg₂...Eavg_z，

…

其中，z＜n；

步骤S42：根据单位周期数z构造矩阵[P₁ P₂ … P_z]，且该矩阵中的元素P_i表示第i个单位周期的故障权重，1≤i≤z，其中，

P_i＝i·K_base

K_base为故障权重系数，且1＜K_base＜2；

步骤S43：根据所述并联式光伏逆变器每个单位周期内平均故障次数Eavg₁、Eavg₂...Eavg_z与z个单位周期的故障权重[P₁ P₂ … P_z]计算故障概率M：

步骤S44：根据故障概率M，通过查下表方式计算故障状态Q；

M∈[0，0.2)	M∈[0.2，0.8)	M∈[0.8，1.0]
			Q＝2	Q＝1	Q＝0

进一步的，在本实施例中，在所述步骤S5中，如图3所示，所述从机模式运行按照如下步骤实现：

步骤S51：判断所述光伏极板电压Upv是否小于所述逆变器启动电压Ustart，若所光伏极板电压Upv不小于所述逆变器启动电压Ustart，则作为从机的光伏逆变器继续并网运行，否则进入步骤52；

步骤S52：从机断开并网，关机。

进一步的，在本实施例中，所述逆变器启动电压Ustart取520V，也即从机模式运行包括以下步骤：

步骤S51，判断Upv是否小于520V，若Upv不小于520V，则继续并网运用，否则进入步骤52；

步骤S52，从机断开并网，关机。

进一步的，在本实施例中，在所述步骤S6中，如图2所示，所述主机模式运行按照如下步骤实现：

步骤S61：判断所述光伏极板电压Upv是否小于所述逆变器启动电压Ustart，若所述光伏极板电压Upv不小于所述逆变器启动电压Ustart，则作为主机的光伏逆变器继续并网运行，否则进入步骤S63；

步骤S62：判断其他作为从机的光伏逆变器是否已经全部关机，若其他从机还未全部关机，则继续等待从机关机，直至从机全部关机，并进入步骤S64；

步骤S63：所述主机断开并网，以待机模式运行；

步骤S64：判断所述光伏极板电压Upv是否小于逆变器开机电压Uon，若所述光伏极板电压Upv不小于所述逆变器开机电压Uon，则返回步骤S64，以待机模式运行，否则进入步骤S65；

步骤S65：令R(k)＝0，所述主机关机；

其中，240V＜Uon＜Ustart。

进一步的，在本实施例中，所述逆变器启动电压Ustart取520V，所述逆变器开机电压Uon取350V，也即主机模式运行包括以下步骤：

步骤S61：判断光伏极板电压Upv是否小于520V，若Upv不小于520V，则主机继续并网运行，否则进入步骤S63；

步骤S62：判断其他作为从机的光伏逆变器是否已经全部关机，若其他从机还未全部关机，则继续等待从机关机，直至从机全部关机，进入步骤S64；

步骤S63：主机断开并网，以待机模式运行；

步骤S64：，判断Upv是否小于逆变器开机电压350V，若Upv不小于350V，则返回步骤S64，以待机模式运行，否则进入步骤S65；

步骤S65：令R(k)＝0，主机关机；

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种并联式光伏逆变器的主机轮循控制方法，所述并联式光伏逆变器包括N台光伏逆变器，且分别对应设置所述N台光伏逆变器的IP地址值为1、2、3、…、N，N≥2，其特征在于，按照如下步骤实现：

步骤S1：采集光伏极板电压Upv；

步骤S2：判断所述光伏极板电压是否大于等于逆变器启动电压Ustart；若所述光伏极板电压Upv小于所述逆变器启动电压Ustart，则返回所述步骤S1，否则，进入步骤S3；

步骤S3：每台光伏逆变器分别获取上一周期轮循值R(k-1)，并令当前周期轮循值R(k)＝R(k-1)；

步骤S4：计算所述并联式光伏逆变器中一光伏逆变器的状态值，

状态值＝(运行状态*A1)+(故障状态*A2)+(当前周期轮循值*A3)+(主从值*A4)，

其中，A1为第一权重，A2为第二权重，A3为第三权重，A4为第四权重，且A1＞2*(A2+A3)+A4，A2＞(2*A3)+A4，A3＞A4；

步骤S5：获取所述光伏逆变器与所述并联式光伏逆变器中其他光伏逆变器的状态值，判断本台光伏逆变器的状态值是否为最大，若本台光伏逆变器的状态值为最大，则进入步骤S6，否则本台光伏逆变器以从机模式运行；

步骤S6：判断所述光伏逆变器的状态值是否与所述并联式光伏逆变器中其他光伏逆变器的状态值相同，若无相同状态值，则本台光伏逆变器以主机模式运行，否则进入步骤S7；

步骤S7：读取所述光伏逆变器所记录的过去n天内本台光伏逆变器累计并网时长，并与所述并联式光伏逆变器中其他光伏逆变器比较，若本台光伏逆变器并网时长为最小值，则进入步骤S8，否则进入步骤S4；

步骤S8：若当前周期中光伏逆变器已经采用主机模式运行过，将所述当前周期轮循值取值为0；否则，将所述当前周期轮循值取值为1，或令R(k')＝R(k)，并将所述当前周期轮循值R(k)更改为R(k')+(所述光伏逆变器的IP地址/N)，返回步骤S4；

在所述步骤S4中，所述故障状态的计算步骤为：

步骤S41：读取所述光伏逆变器前n天的光伏逆变器故障次数a₁、a₂…a_n以及所述并联式光伏逆变器前n天的故障总次数b₁、b₂…b_n，并以n-z天为一个单位周期，计算所述光伏逆变器每个单位周期内平均故障次数Eavg₁、Eavg₂...Eavg_z，

${\mathrm{Eavg}}_1=\frac{1}{(n-z)}\left[\begin{array}{cccc}{a}_1& a_2& ...& a_{(n-z)}\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cccc}\frac{1}{b_1}& \frac{1}{b_2}& ...& \frac{1}{b_{(n-z)}}\end{array}\right]}^T,$

${\mathrm{Eavg}}_2=\frac{1}{(n-z)}\left[\begin{array}{cccc}{a}_2& a_3& \mathrm{...}& a_{(n-z+1)}\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cccc}\frac{1}{b_2}& \frac{1}{b_3}& \mathrm{...}& \frac{1}{b_{(n-z+1)}}\end{array}\right]}^T,$

…

${\mathrm{Eavg}}_z=\frac{1}{(n-z)}\left[\begin{array}{cccc}{a}_z& a_{Z+1}& \mathrm{...}& a_{n-1}\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cccc}\frac{1}{b_z}& \frac{1}{b_{Z+1}}& \mathrm{...}& \frac{1}{b_{n-1}}\end{array}\right]}^T,$ 其中，z＜n；

步骤S42：根据单位周期数z构造矩阵[P₁ P₂ … P_z]，且该矩阵中的元素P_i，1≤i≤z，表示第i个单位周期的故障权重，其中，

P_i＝i·K_base

K_base为故障权重系数，且1＜K_base＜2；

步骤S43：根据所述并联式光伏逆变器每个单位周期内平均故障次数Eavg₁、Eavg₂...Eavg_z与z个单位周期的故障权重[P₁ P₂ … P_z]计算故障概率M：

$M=\frac{2}{z}\·\frac{\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{Eavg}}_1& {\mathrm{Eavg}}_2& \mathrm{...}& {\mathrm{Eavg}}_z\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cccc}{P}_1& P_2& \mathrm{...}& P_z\end{array}\right]}^T}{K_{base}\·(z+1)};$

步骤S44：根据故障概率M，通过如下方式计算故障状态Q：当M∈[0,0.2)，Q＝2；当M∈[0.2,0.8)，Q＝1；当M∈[0.8,1.0]，Q＝0；

在所述步骤S4中，若当前周期中光伏逆变器处于主机模式运行，则所述主从值取值为1，否则，所述主从值取值为0；

在所述步骤S4中，当所述光伏逆变器运行时，所述运行状态取值为2；当所述光伏逆变器待机时，所述运行状态取值为1；当所述光伏逆变器故障时，所述运行状态取值为0。

2.根据权利要求1所述的一种并联式光伏逆变器的主机轮循控制方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述从机模式运行按照如下步骤实现：

步骤S51：判断所述光伏极板电压Upv是否小于所述逆变器启动电压Ustart，若所光伏极板电压Upv不小于所述逆变器启动电压Ustart，则从机的光伏逆变器继续并网运行，否则进入步骤S52；

步骤S52：从机断开并网，关机。

3.根据权利要求1所述的一种并联式光伏逆变器的主机轮循控制方法，其特征在于，在所述步骤S6中，所述主机模式运行按照如下步骤实现：

步骤S61：判断所述光伏极板电压Upv是否小于所述逆变器启动电压Ustart，若所述光伏极板电压Upv不小于所述逆变器启动电压Ustart，则作为主机的光伏逆变器继续并网运行，否则进入步骤S63；

步骤S62：判断其他作为从机的光伏逆变器是否已经全部关机，若其他从机还未全部关机，则继续等待从机关机，直至从机全部关机，并进入步骤S64；

步骤S63：所述主机断开并网，以待机模式运行；

步骤S64：判断所述光伏极板电压Upv是否小于逆变器开机电压Uon，若所述光伏极板电压Upv不小于所述逆变器开机电压Uon，则返回步骤S64，以待机模式运行，否则进入步骤S65；

步骤S65：令R(k)＝0，所述主机关机；

其中，240V＜Uon＜Ustart。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种并联式光伏逆变器的主机轮循控制方法，其特征在于，所述逆变器启动电压Ustart＞515V，且所述逆变器启动电压Ustart小于所述光伏极板的开路电压。