CN105591399A - 逆变器的控制方法及逆变器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电网系统中逆变器的控制方法及逆变器，该控制方法包括:实时获取主逆变模块的并网功率；当并网功率增大至第一功率阈值时，激活一个从逆变模块；控制新激活的从逆变模块与主逆变模块以并网均流模式工作，并网均流模式为通过均流算法实现新激活的从逆变模块与主逆变模块的并网电流平分均流。通过本发明的实施，在检测到主逆变模块的并网功率增大到第一功率阈值时，激活从逆变模块，并使得主从逆变模块以并网均流模式工作，在此基础上，激活的主从逆变模块都不会满载运行，与现有技术相比，逆变器具备较大的效率，在工作时，各逆变模块的状态相同，可以延长逆变器的使用寿命。

Description

逆变器的控制方法及逆变器

技术领域

本发明涉及供电领域，特别地涉及一种电网系统中逆变器的控制方法及逆变器。

背景技术

在电网系统中，如太阳能光伏发电系统，主要包括太阳能电池阵列(供电装置)、光伏并网逆变器(逆变器)及供电电网，其中，太阳能电池阵列将光能转换为电能，光伏并网逆变器用于将太阳能电池阵列发出的直流转换为交流电送入电网或直接为交流负载供电。在采用一体化光伏并网逆变器的集中式太阳能光伏并网系统中，当光照强度较低，太阳能电池阵列输出的电能较低，光伏并网逆变器处于轻载运行中，其电能转换效率比较低，因此整个太阳能光伏并网系统的效率也比较低，而采用模块化光伏并网逆变器(即将光伏并网逆变器当做是多个逆变模块并联形成)的太阳能光伏并网系统，则可以通过合理的控制并网运行的模块数量来提高系统的运行效率，从而提高太阳能光伏并网系统的经济效益。

针对太阳能供电系统，目前常用的控制方法是通过最大功率点跟踪(MPPT)算法来检测太阳能光伏阵列输出的最大功率，当光伏阵列输出的最大功率超过在线的逆变模块时，启动一个新的模块，其中在线的N个逆变模块中，N-1个模块处于满载运行状态，一个模块则运行MPPT算法，跟踪太阳能光伏阵列的最大功率点。

上述方法存在以下问题：由图1可知，逆变模块的最大效率点一般不在满载，而在线工作的逆变模块大部分运行于满载，因此逆变器的效率没有达到最大；由于部分逆变模块处于满载运行状态，部分逆变模块处于轻载/关机状态，导致各个逆变模块的工作时间及状态差异比较大，各个逆变模块的寿命会有较大的差异，进而导致逆变器的寿命过短。

因此，如何提供一种可增强逆变器效率的逆变器控制方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种电网系统中逆变器的控制方法及逆变器，通过对逆变器中逆变模块的控制增强了逆变器效率。

本发明提供了一种电网系统中逆变器的控制方法，逆变器包括主逆变模块及至少一个从逆变模块，在一个实施例中，控制方法包括:实时获取主逆变模块的并网功率；当并网功率增大至第一功率阈值时，激活一个从逆变模块；控制新激活的从逆变模块与主逆变模块以并网均流模式工作，并网均流模式为通过均流算法实现新激活的从逆变模块与主逆变模块的并网电流平分均流。

进一步的，当至少一个从逆变模块激活时，上述实施例中的控制方法还包括：当并网功率减小至第二功率阈值时，根据从逆变模块的激活顺序，按照先激活先休眠的规则确定并休眠从逆变模块。

进一步的，上述实施例中的控制方法还包括：获取逆变模块的并网效率与并网功率的对应关系，根据最大并网效率及对应关系确定第一功率阈值。

进一步的，上述实施例中的控制方法还包括：获取供电装置的实时最大输出功率，根据实时最大输出功率调整主逆变模块的并网功率。

进一步的，上述实施例中的获取供电装置的实时最大输出功率的步骤包括：控制主逆变模块获取供电装置的实时供电电压及供电电流，利用最大功率点跟踪算法MPPT跟踪实时最大输出功率。

进一步的，上述实施例中的控制方法还包括将主逆变模块利用最大功率点跟踪算法MPPT跟踪实时最大输出功率的跟踪结果传送至新激活的从逆变模块。

进一步的，上述实施例中的控制方法还包括：按照轮换顺序从逆变器所有的逆变模块中选择一个作为主逆变模块，其余作为从逆变模块。

本发明也提供了一种逆变器，在一个实施例中，逆变器包括主逆变模块、至少一个从逆变模块、及控制器，控制器用于实时获取主逆变模块的并网功率，当并网功率增大至第一功率阈值时，激活一个从逆变模块，并控制新激活的从逆变模块与主逆变模块以并网均流模式工作；并网均流模式为通过均流算法实现新激活的从逆变模块与主逆变模块的并网电流平分均流；主逆变模块及至少一个从逆变模块在控制器的控制下工作。

进一步的，上述实施例中的控制器还用于当至少一个从逆变模块激活时，若并网功率减小至第二功率阈值，根据从逆变模块的激活顺序，按照先激活先休眠的规则确定并休眠从逆变模块。

进一步的，上述实施例中的控制器还用于按照轮换顺序从逆变器所有的逆变模块中选择一个作为主逆变模块，其余作为从逆变模块。

本发明的有益效果：

本发明提供的方案，在检测到主逆变模块的并网功率增大到第一功率阈值时，激活一个新的从逆变模块，并使得主从逆变模块以并网均流模式工作，在此基础上，处于激活状态的主从逆变模块都不会满载运行，与现有技术相比，逆变器具备较大的效率，同时，激活的主从逆变模块以并网均流模式工作，在工作时，各逆变模块的状态相同，可以延长逆变器的使用寿命；进一步的，通过先激活先休眠的规则控制逆变模块工作，在一定程度上缓解了逆变模块工作时间不同的状况，可以延长逆变器的使用寿命；进一步的，由于主逆变模块一直工作，因此，在逆变器开机后，通过轮换来选择逆变器中所有逆变模块中的一个作为主逆变模块，可以进一步的缓解逆变模块工作时间不同的状况；进一步的，通过将主逆变模块的MPPT跟踪结果发送至从逆变模块，实现了多个逆变模块同时跟踪，增强了跟踪效果，减少了能量损失。

附图说明

图1为逆变模块并网效率与并网功率的对应关系图；

图2为本发明第一实施例提供的逆变器的结构示意图；

图3为本发明第二实施例提供的控制方法的流程图；

图4为本发明第三实施例提供的控制方法的示意图；

图5a为本发明第三实施例中电网系统的示意图；

图5b为本发明第三实施例中工作流程的示意图。

具体实施方式

现通过具体实施方式结合附图的方式对本发明做出进一步的诠释说明。

第一实施例：

图2为本发明第一实施例提供的逆变器的结构示意图，由图2可知，在本实施例中，本发明提供的逆变器2包括：主逆变模块21、至少一个从逆变模块22、及控制器23，其中，

控制器23用于实时获取主逆变模块21的并网功率，当并网功率增大至第一功率阈值时，激活一个从逆变模块22，并控制新激活的从逆变模块22与主逆变模块21以并网均流模式工作；并网功率是指逆变模块向供电电网输入电能的功率，可以通过检测逆变模块的输出电流(输出电压一般为定值)来计算获的，并网均流模式为通过均流算法实现新激活的从逆变模块22与主逆变模块21的并网电流平分均流；

主逆变模块21及至少一个从逆变模块22在控制器23的控制下工作。

在一些实施例中，图2所示实施例中的控制器23还用于当至少一个从逆变模块激活22时，若并网功率减小至第二功率阈值，根据从逆变模块22的激活顺序，按照先激活先休眠的规则确定并休眠从逆变模块22。

在一些实施例中，图2所示实施例中的控制器23还用于按照轮换顺序从逆变器所有的逆变模块中选择一个作为主逆变模块21，其余作为从逆变模块22。

本申请所涉及的逆变模块既可以是模块化光伏逆变器中的一个模块，也可以是集中式光伏逆变器中一个能够完成独立逆变功能的功率单元。

第二实施例：

图3为本发明第二实施例提供的控制方法的流程图，由图3可知，在本实施例中，本发明提供的控制方法包括以下步骤：

S301：实时获取主逆变模块的并网功率；

S302：当并网功率增大至第一功率阈值时，激活一个从逆变模块；

S303：控制新激活的从逆变模块与主逆变模块以并网均流模式工作，并网均流模式为通过均流算法实现新激活的从逆变模块与主逆变模块的并网电流平分均流。

在一些实施例中，当至少一个从逆变模块激活时，图3所示的控制方法还包括：当并网功率减小至第二功率阈值时，根据从逆变模块的激活顺序，按照先激活先休眠的规则确定并休眠从逆变模块；本实施例通过先激活先休眠的规则控制逆变模块工作，在一定程度上缓解了逆变模块工作时间不同的状况，可以延长逆变器的使用寿命。

在一些实施例中，图3所示的控制方法还包括：获取逆变模块的并网效率与并网功率的对应关系，根据最大并网效率及对应关系确定第一功率阈值；一般的，第一功率阈值在对应关系中对应最佳的并网效率，如下文中将第一功率阈值设定为额定功率的85％。

在一些实施例中，图3所示的控制方法还包括：获取供电装置的实时最大输出功率，根据实时最大输出功率调整主逆变模块的并网功率；具体的以光发电系统为例，当光照条件继续增强，逆变模块主机通过MPPT算法追踪光伏组件的最大功率点，逐渐增大并网电流以增强并网功率。

在一些实施例中，上述实施例中的获取供电装置的实时最大输出功率的步骤包括：控制主逆变模块获取供电装置的实时供电电压及供电电流，利用最大功率点跟踪算法MPPT跟踪实时最大输出功率。

在一些实施例中，图3所示的控制方法还包括将主逆变模块利用最大功率点跟踪算法MPPT跟踪实时最大输出功率的跟踪结果传送至新激活的从逆变模块；本实施例通过将主逆变模块的MPPT跟踪结果发送至从逆变模块，实现了多个逆变模块同时跟踪，避免了现有技术存在的因只有一个逆变模块进行MPPT算法，而太阳能光伏阵列比较大，对太阳能光伏阵列最大功率点的跟踪效果不理想，造成太阳能光伏阵列输出能量的损失的问题，增强了跟踪效果，减少了能量损失。

在一些实施例中，图3所示的控制方法还包括：按照轮换顺序从逆变器所有的逆变模块中选择一个作为主逆变模块，其余作为从逆变模块；本实施例在逆变器开机后，通过轮换来选择逆变器中所有逆变模块中的一个作为主逆变模块，可以进一步的缓解逆变模块工作时间不同的状况。

第三实施例：

现结合具体应用实例对本发明做进一步的诠释说明，在本实施例中，如图5a及b所示，假定电网系统是太阳能光伏并网系统、第一功率阈值为额定功率的85％、第二功率阈值为额定功率的40％、逆变器包括4个逆变模块a、b、c、d(如图5a所示)。以下为一个典型工作日中本太阳能光伏并网系统的工作为例，如图4，在本实施例中，本发明提供的控制方法包括以下步骤：

S401、逆变器开机，确定主逆变模块；

如图5b中所示，逆变器开机，选择逆变模块a作为主逆变模块，夜晚无光照时，所有逆变模块均处于待机状态，太阳能光伏组件开路，早晨，光照条件逐渐由弱变强，光伏组件的开路电压逐渐升高，主逆变模块a不断检测光伏组件的开路电压，当开路电压满足并网条件且维持一段时间后，主逆变模块a激活，转为并网工作，将电能馈入电网；

S402、主逆变模块a的并网功率增大至第一功率阈值时，激活一个从逆变模块；

如图5b中所示，当光照条件继续增强，主逆变模块a通过MPPT算法追踪光伏组件的最大功率点，逐渐增大并网电流来增大并网功率，当并网功率大于逆变模块额定功率的85％时，发送激活命令给从逆变模块(逆变模块b)；逆变模块b接收到激活命令后，激活并网工作，主逆变模块主机a及逆变模块b通过均流算法实现模块并网电流均流；

当光照条件继续增强，检测主逆变模块a的并网功率再次大于逆变模块额定功率的85％时，发送激活命令给逆变模块c，逆变模块c激活后，三个模块间实现并网电流均流；

同理，光照继续增强后，激活逆变模块d，逆变模块,d激活后，四个逆变模块间实现并网电流均流；

S403、主逆变模块a的并网功率减少至第二功率阈值时，休眠一个从逆变模块；

如图5b中所示，下午光照条件逐渐减弱，四个逆变模块的并网功率逐渐减小；

当检测主逆变模块的并网功率小于逆变模块额定功率的40％时，发送休眠命令给从逆变模块(逆变模块b)；逆变模块b接收到休眠命令后，休眠进入待机状态，其它三个逆变模块继续并网工作，并实现并网电流均流。

当光照条件继续减弱，再次检测主逆变模块机并网功率小于逆变模块额定功率的40％时，发送休眠命令给逆变模块c，逆变模块c接收到休眠命令后，休眠进入待机状态，其它二个逆变模块继续并网工作，并实现并网电流均流；

同理，光照条件继续减弱后，逆变模块d休眠进入待机状态。

S404、主逆变模块休眠，流程结束；

如图5b中所示，当光照条件继续减弱，主逆变模块的并网功率小于逆变模块运行所需的最小功率时，逆变模块认为光伏组件的功率不足以维持并网工作，自动休眠进入待机状态，等待第二天光照条件增强时再激活。

结合上述实施例，在一些实施例中，主逆变模块的轮换机制及从逆变模块的先激活先休眠机制具体如下：

第一天开机时，逆变模块a为主逆变模块，其它三个逆变模块为从逆变模块；逆变模块激活顺序为逆变模块a，逆变模块b，逆变模块c，逆变模块d；休眠顺序为逆变模块b，逆变模块c，逆变模块d，逆变模块a；

第二天开机时，逆变模块b为主逆变模块，其它三个逆变模块为从逆变模块；逆变模块激活顺序为逆变模块b，逆变模块c，逆变模块d，逆变模块a；休眠顺序为逆变模块c，逆变模块d，逆变模块a，逆变模块b；

第三天开机时，逆变模块c为主逆变模块，其它三个逆变模块为从逆变模块；逆变模块激活顺序为逆变模块c，逆变模块d，逆变模块a，逆变模块b；休眠顺序为逆变模块d，逆变模块a，逆变模块b，逆变模块c；

第四天开机时，逆变模块d为主逆变模块，其它三个逆变模块为从逆变模块；逆变模块激活顺序为逆变模块d，逆变模块a，逆变模块b，逆变模块c；休眠顺序为逆变模块a，逆变模块b，逆变模块c，逆变模块d；

第五天开机时，逆变模块a为主逆变模块，其它三个逆变模块为从逆变模块；逆变模块激活顺序为逆变模块a，逆变模块b，逆变模块c，逆变模块d；休眠顺序为逆变模块b，逆变模块c，逆变模块d，逆变模块a；

不断循环；

综上可知，通过本发明的实施，至少存在以下有益效果：

本发明提供的方案，在检测到主逆变模块的并网功率增大到第一功率阈值时，激活从逆变模块，并使得主从逆变模块以并网均流模式工作，在此基础上，激活的主从逆变模块都不会满载运行，与现有技术相比，逆变器具备较大的效率，同时，激活的主从逆变模块以并网均流模式工作，在工作时，各逆变模块的状态相同，可以延长逆变器的使用寿命；

进一步的，通过先激活先休眠的规则控制逆变模块工作，在一定程度上缓解了逆变模块工作时间不同的状况，可以延长逆变器的使用寿命；

进一步的，由于主逆变模块一直工作，因此，在逆变器开机后，通过轮换来选择逆变器中所有逆变模块中的一个作为主逆变模块，可以进一步的缓解逆变模块工作时间不同的状况；

进一步的，通过将主逆变模块的MPPT跟踪结果发送至从逆变模块，实现了多个逆变模块同时跟踪，增强了跟踪效果，减少了能量损失。

以上仅是本发明的具体实施方式而已，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任意简单修改、等同变化、结合或修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种电网系统中逆变器的控制方法，其特征在于，所述逆变器包括主逆变模块及至少一个从逆变模块，所述控制方法包括:

实时获取所述主逆变模块的并网功率；

当所述并网功率增大至第一功率阈值时，激活一个从逆变模块；

控制新激活的从逆变模块与所述主逆变模块以并网均流模式工作，所述并网均流模式为通过均流算法实现新激活的从逆变模块与所述主逆变模块的并网电流平分均流。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当至少一个从逆变模块激活时，所述控制方法还包括：当所述并网功率减小至第二功率阈值时，根据从逆变模块的激活顺序，按照先激活先休眠的规则确定并休眠从逆变模块。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：获取所述逆变模块的并网效率与并网功率的对应关系，根据最大并网效率及所述对应关系确定所述第一功率阈值。

4.如权利要求1至3任一项所述的控制方法，其特征在于，还包括：获取供电装置的实时最大输出功率，根据所述实时最大输出功率调整所述主逆变模块的并网功率。

5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，获取供电装置的实时最大输出功率的步骤包括：控制所述主逆变模块获取供电装置的实时供电电压及供电电流，利用最大功率点跟踪算法MPPT跟踪所述实时最大输出功率。

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，还包括将所述主逆变模块利用最大功率点跟踪算法MPPT跟踪所述实时最大输出功率的跟踪结果传送至所述新激活的从逆变模块。

7.如权利要求1至3任一项所述的控制方法，其特征在于，还包括：按照轮换顺序从所述逆变器所有的逆变模块中选择一个作为主逆变模块，其余作为从逆变模块。

8.一种逆变器，其特征在于，所述逆变器包括主逆变模块、至少一个从逆变模块、及控制器，其中，

所述控制器用于实时获取所述主逆变模块的并网功率，当所述并网功率增大至第一功率阈值时，激活一个从逆变模块，并控制新激活的从逆变模块与所述主逆变模块以并网均流模式工作；所述并网均流模式为通过均流算法实现新激活的从逆变模块与所述主逆变模块的并网电流平分均流；

所述主逆变模块及所述至少一个从逆变模块在所述控制器的控制下工作。

9.如权利要求8所述的逆变器，其特征在于，所述控制器还用于当至少一个从逆变模块激活时，若所述并网功率减小至第二功率阈值，根据从逆变模块的激活顺序，按照先激活先休眠的规则确定并休眠从逆变模块。

10.如权利要求8或9所述的逆变器，其特征在于，所述控制器还用于按照轮换顺序从所述逆变器所有的逆变模块中选择一个作为主逆变模块，其余作为从逆变模块。