CN107611967A - 基于多套逆变器组合优化匹配负载变化的调节装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于多套逆变器组合优化匹配负载变化的调节装置，其特征在于，包括N个负载群、N个逆变器及负载管理系统。本发明的另一个技术方案是提供了一种基于多套逆变器组合优化匹配负载变化的调节控制方法。本发明的优点是：根据不同的负载群来选择不同规格的逆变器，保证逆变器能够在高效区工作；根据负载群的工作时段来设置对应逆变器的投切时间段，从而降低整个逆变系统的空载损耗；当重要负载的逆变器出现故障时，负载管理系统将把重要负载自动切换到其他逆变器上，保证重要负载的可靠性。

Description

基于多套逆变器组合优化匹配负载变化的调节装置和方法

技术领域

本发明涉及一种控制逆变器为负载功率具有峰谷值变化的交流负载供电的装置及基于该装置的控制方法。

背景技术

随着新能源行业及智能微电网应用形式的大力推广，逆变器的应用越来越受到大家的重视，而效率和空载损耗更是逆变器重要的设计指标。

在离网供电系统中，常用的供电方式均采用集中式离网逆变器带载方式，即如图1所示，采用一台逆变器为所有负载供电模式。其主要有以下缺陷：1、单体逆变器容量较大，空载损耗也较大；2、由于负载功率的变化，逆变器不能一直工作在高效率区。

随着技术的不断提升，目前采用多逆变器控制方式来提高效率的方法得到了应用，最为典型的控制方法方式如下：

曹建博、张海龙等在专利“201510380001.8一种模块化光伏逆变器的智能轮换休眠控制方法”中描述了通过判断模块逆变器的负载率来控制逆变器的轮换休眠，从而提高逆变器效率。但是此种方式只使用于输出端并联型逆变器，而无法适用于离网型逆变器，同时也无法对负载进行管理。

史黎明、范满义、李耀华在专利“201710205353.9多逆变器并联感应电能传输系统的功率调节方法”中描述了采用脉冲密度控制输出功率原理来实现调节多台逆变器的不同工作状态和续流状态，从而实现调节系统的输出功率，并且提高了系统效率。但在此系统中增加了几套变压器，由于变压器也有能量的损耗，故此种方法提高效率的可控性降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：使得逆变器始终工作在高效率区。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种基于多套逆变器组合优化匹配负载变化的调节装置，其特征在于，包括N个负载群、N个逆变器及负载管理系统，N≥2，其中：

每个负载群由电压等级、工作时段、重要等级相同或相似的多个负载组成；一个负载群对应一个与负载群总功率相匹配的逆变器，所有逆变器均通过各自的断路器接入直流母线；在负载管理系统中可根据每个负载群的不同工作时段来设置对应逆变器的通断时间，当当前负载群的工作时段到来时，负载管理系统通过投切单元将相应逆变器、当前负载群依次投切，当某个逆变器出现故障时，负载管理系统还可以通过投切单元将出现故障的逆变器对应的负载群投切到其他逆变器上。

优选地，所述投切单元包括N个逆变器切换开关及N个负载群切换开关，当前负载群通过一个负载群切换开关与所述负载管理系统相连，与当前负载群对应的所述逆变器一方面经由所述断路器接入直流母线，另一方经由一个逆变器切换开关与所述负载管理系统相连。

本发明的另一个技术方案是提供了一种基于多套逆变器组合优化匹配负载变化的调节控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将电压等级、工作时段、重要等级相同或相似的多个负载组成一个负载群，从而形成N个负载群，N≥2；

步骤2、根据每个负载群的总功率选择容量与之相当的逆变器，负载管理系统利用投切单元将N个负载群与N个逆变器相连，N个逆变器通过各自的断路器接入直流母线；

步骤3、在负载管理系统中设置N个工作时段，N个工作时段与N个负载群的工作时段相对应；

步骤4、在初始状态下，所有负载群均不投切到逆变器上，当当前负载群的工作时段到来时，负载管理系统通过投切单元将相应逆变器、当前负载群依次投切；若某个逆变器发生故障，负载管理系统通过投切单元将出现故障的逆变器对应的负载群投切到其他逆变器上，待逆变器故障修复后，再利用投切单元将负载群投切回来。

本发明的优点是：

1)根据不同的负载群来选择不同规格的逆变器，保证逆变器能够在高效区工作；

2)根据负载群的工作时段来设置对应逆变器的投切时间段，从而降低整个逆变系统的空载损耗；

3)当重要负载的逆变器出现故障时，负载管理系统将把重要负载自动切换到其他逆变器上，保证重要负载的可靠性。

附图说明

图1为现有离网供电系统的供电方式的示意图；

图2为实施例中所涉及的调节装置的示意图；

图3为逆变器工作特性曲线。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本发明提供的一种基于多套逆变器组合优化匹配负载变化的调节装置包括负载群、逆变器以及负载管理系统等。

其中，负载群是由电压等级、工作时段、重要等级相同或相似的多个负载组成，便于负载的统一管理。如图1所示，在本实施例中，以两个负载群为例进行说明，即负载群1及负载群2。

逆变器的数量与负载群的数量相当，且根据负载群的总功率确定逆变器的容量，保证逆变器能够在高效区工作(负载率40％～80％)。例如在本实施例中，负载群1总功率1.3kW，由于有冰箱的感性负载，选择逆变器负载率0.4％，则逆变器1容量约为3kVA，同理逆变器2容量约为10kVA。如采用集中式逆变器供电方式，需要选用15kVA逆变器，当逆变器工作在轻载时(负载率只有4.7％)，工作效率只有65％，供电能量被大量浪费。

表1负载群管理

负载管理系统则根据负载群工作时间段，设置相对应逆变器的工作时间段。例如在本实施例中，逆变器1的工作时间段设置为0-23，逆变器2的工作时间段设置为17-22。逆变器2在17-22外的其他时间段都是处于关断状态。节约了每天约7.2度电的空载损耗。

逆变器1通过断路器K1接入直流母线，逆变器2通过断路器K2接入直流母线。当0-23到来时，负载管理系统首先将逆变器1切入到工作状态，并将开关Q11及Q21关闭，则重要负载群1优先投切到逆变器1上。在17-22未来前，逆变器2一直处于关断状态，开关Q12及Q22保持断开。在17-22到来时，负载管理系统首先将逆变器2切入到工作状态，并将开关Q12及Q22关闭，则次要负载群2投切到逆变器2上。

若重要负载群1的逆变器1出现故障，负载管理系统通过开关Q21及开关 Q12所在电路将重要负载群1切换到逆变器2上，确保重要负载群1的可靠工作。当逆变器1恢复正常时，重要负载群1又被重新切换到逆变器1上。

负载管理系统具有对多个负载群及多套逆变器投切的管理功能。

Claims (3)

1.一种基于多套逆变器组合优化匹配负载变化的调节装置，其特征在于，包括N个负载群、N个逆变器及负载管理系统，N≥2，其中：

每个负载群由电压等级、工作时段、重要等级相同或相似的多个负载组成；一个负载群对应一个与负载群总功率相匹配的逆变器，所有逆变器均通过各自的断路器接入直流母线；在负载管理系统中可根据每个负载群的不同工作时段来设置对应逆变器的通断时间，当当前负载群的工作时段到来时，负载管理系统通过投切单元将相应逆变器、当前负载群依次投切，当某个逆变器出现故障时，负载管理系统还可以通过投切单元将出现故障的逆变器对应的负载群投切到其他逆变器上。

2.如权利要求1所述的一种基于多套逆变器组合优化匹配负载变化的调节装置，其特征在于，所述投切单元包括N个逆变器切换开关及N个负载群切换开关，当前负载群通过一个负载群切换开关与所述负载管理系统相连，与当前负载群对应的所述逆变器一方面经由所述断路器接入直流母线，另一方经由一个逆变器切换开关与所述负载管理系统相连。

3.一种基于多套逆变器组合优化匹配负载变化的调节控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将电压等级、工作时段、重要等级相同或相似的多个负载组成一个负载群，从而形成N个负载群，N≥2；

步骤2、根据每个负载群的总功率选择容量与之相当的逆变器，负载管理系统利用投切单元将N个负载群与N个逆变器相连，N个逆变器通过各自的断路器接入直流母线；

步骤3、在负载管理系统中设置N个工作时段，N个工作时段与N个负载群的工作时段相对应；

步骤4、在初始状态下，所有负载群均不投切到逆变器上，当当前负载群的工作时段到来时，负载管理系统通过投切单元将相应逆变器、当前负载群依次投切；若某个逆变器发生故障，负载管理系统通过投切单元将出现故障的逆变器对应的负载群投切到其他逆变器上，待逆变器故障修复后，再利用投切单元将负载群投切回来。