CN107742902B - 一种光伏逆变器的多路mppt输入模式判断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光伏逆变器的多路MPPT输入模式判断方法，涉及电力电子技术领域，该方法包括：实时采集多路MPPT的输入电压和输入电流，获取其中任意两路的输入电压和输入电流，在光伏逆变器上电加载前，根据两路MPPT当前的输入电压判断输入模式，在光伏逆变器启动阶段，默认为并联输入，在功率稳定后，控制其中一路的输入电流改变，根据两路MPPT当前的输入电压判断输入模式，在光伏逆变器正常工作阶段，控制两路MPPT的输入电流相同，根据两路MPPT当前的输入电压判断输入模式。解决了硬件成本高和容易误判的问题，达到了不需要增加硬件成本，避免光线较弱时误判的效果。

Description

一种光伏逆变器的多路MPPT输入模式判断方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其是一种光伏逆变器的多路MPPT输入模式判断方法。
背景技术
近年来可再生能源的开发利用的规模逐渐增大，许多国家和地区纷纷推出了光伏发电、风力发电等可再生能源。随着光伏发电技术的深入发展，对光伏逆变器的输入光伏阵列(PV)配置的灵活性以及多样性要求也越来越高。
PV电池板将太阳能转化为直流电，光伏逆变器将PV电池板转化的直流电转换为交流电并入电网，对于光伏逆变器而言，通常有多路最大功率点跟踪(英文：Maximum PowerPoint Tracking，简称：MPPT)输入，光伏逆变器需要对MPPT输入的模式进行判断，然后根据判断出的模式(并联输入/独立输入)进行控制。在光伏逆变器具有2路MPPT输入的情况下，对于MPPT输入模式的判断是通过在机器启动时，选择第一路拉动PV电压，而第二路不变，通过识别第一路与第二路之间的电压差，将电压差与阈值进行比较，确定出MPPT输入模式。
但在实际应用中，当机器刚启动时，每一路的MPPT输入功率较高，并且是并联输入模式的情况下，拉动PV电压会导致多路的功率工作在被拉动的那一路，则硬件需要有更高的功率承受能力，从而增加了硬件成本，另外，在判断时由于光线弱导致功率太小，可能会引起误判。
发明内容
本发明针对上述问题及技术需求，提出了一种光伏逆变器的多路MPPT输入模式判断方法。
本发明的技术方案如下：
一种光伏逆变器的多路MPPT输入模式判断方法，所述方法包括：
实时采集n路MPPT的输入电压和输入电流，n＞1，n为正整数；
获取第i路MPPT的输入电压、第i路MPPT的输入电流、第j路MPPT的输入电压和第j路MPPT的输入电流，1≤i≤n，1≤j≤n，i为正整数，j为正整数，i≠j；
在所述光伏逆变器上电加载前，根据所述第i路MPPT当前的输入电压和所述第j路MPPT当前的输入电压判断所述第i路MPPT和所述第j路MPPT的输入模式；
在所述光伏逆变器启动阶段，默认为并联输入模式，在功率稳定后，控制所述第i路MPPT的输入电流改变或控制所述第j路MPPT的输入电流改变，根据所述第i路MPPT当前的输入电压和所述第j路MPPT当前的输入电压判断所述第i路MPPT和所述第j路MPPT的输入模式；
在所述光伏逆变器正常工作阶段，控制所述第i路MPPT的输入电流与所述第j路MPPT的输入电流相同，根据所述第i路MPPT当前的输入电压和所述第j路MPPT当前的输入电压判断所述第i路MPPT和所述第j路MPPT的输入模式。
其进一步的技术方案为：所述在所述光伏逆变器上电加载前，根据所述第i路MPPT当前的输入电压和所述第j路MPPT当前的输入电压判断所述第i路MPPT和所述第j路MPPT的输入模式，包括：
在所述光伏逆变器上电加载前，计算所述第i路MPPT当前的输入电压和所述第j路MPPT当前的输入电压之间的第一差值；
当所述第一差值的绝对值大于第一阈值时，确定所述第i路MPPT和所述第j路MPPT为独立输入模式；
当所述第一差值的绝对值小于所述第一阈值时，等待所述光伏逆变器上电加载后进行所述输入模式的判断。
其进一步的技术方案为：所述在功率稳定后，控制所述第i路MPPT的输入电流改变或控制所述第j路MPPT的输入电流改变，根据所述第i路MPPT当前的输入电压和所述第j路MPPT当前的输入电压判断所述第i路MPPT和所述第j路MPPT的输入模式，包括：
当所述功率的变化值小于预定阈值时，控制所述第i路MPPT的输入电流改变或控制所述第j路MPPT的输入电流改变；
计算所述第i路MPPT当前的输入电压和所述第j路MPPT当前的输入电压之间的第二差值；
当所述第二差值的绝对值大于第二阈值时，确定所述第i路MPPT和所述第j路MPPT为独立输入模式；
当所述第二差值的绝对值小于所述第二阈值时，确定所述第i路MPPT和所述第j路MPPT为并联输入模式。
其进一步的技术方案为：所述控制所述第i路MPPT的输入电流与所述第j路MPPT的输入电流相同，根据所述第i路MPPT当前的输入电压和所述第j路MPPT当前的输入电压判断所述第i路MPPT和所述第j路MPPT的输入模式，包括：
调节所述第i路MPPT的参考电流和所述第j路MPPT的参考电流相同；
实时计算所述第i路MPPT的输入电压与所述第j路MPPT的输入电压之间的第三差值；
当所述第三差值的绝对值小于第三阈值时，保持所述第i路MPPT和所述第j路MPPT为并联输入模式；
当所述第三差值的绝对值大于所述第三阈值时，将所述第i路MPPT和所述第j路MPPT切换为独立输入模式。
本发明的有益技术效果是：
本发明通过在光伏逆变器上电加载前，根据第i路MPPT和第j路MPPT的输入电压判断第i路MPPT和第j路MPPT之间的输入模式，在光伏逆变器启动阶段，默认为并联输入模式，在功率稳定后，控制其中一路MPPT的输入电流改变，根据第i路MPPT和第j路MPPT的输入电压判断第i路MPPT和第j路MPPT之间的输入模式，在光伏逆变器正常工作阶段，控制第i路MPPT和第j路MPPT的输入电流相同，根据根据第i路MPPT和第j路MPPT的输入电压判断第i路MPPT和第j路MPPT之间的输入模式，由于在光伏逆变器启动阶段默认的是并联输入模式，且等到功率稳定后才改变其中一路的输入电流，从而解决了在刚启动时高压高载的情况下，拉动其中一路PV电压，导致多路的功率工作在被拉动的那一路，需要增加硬件的功率承受能力的问题，达到了高压时默认并联启动，不需要增加硬件成本的效果。
另外，在光线较弱的情况下，由于在光伏逆变器启动后依然实时根据第i路的输入电压和第j路的输入电压进行输入模式的判断，从而避免了光线较弱时造成的误判。
附图说明
图1是光伏并网发电系统的拓扑结构图。
图2是光伏逆变器前级的控制环路示意图。
图3是一种光伏逆变器的多路MPPT输入模式判断方法的方法流程图。
图4是另一种光伏逆变器的多路MPPT输入模式判断方法的方法流程图。
图5是一种功率电压曲线的示意图。
图6是并联曲线和相同的独立曲线的示意图。
图7是改变一路输入电流前后的功率电压曲线的示意图。
图8是一种光伏逆变器的多路MPPT输入模式判断方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
本申请公开了一种光伏逆变器的多路MPPT输入模式判断方法，该方法应用在现有的光伏并网发电系统中，光伏并网发电系统可以包括太阳能电池板、光伏逆变器和电网，光伏并网发电系统的拓扑结构图可以参照图1，光伏逆变器可以包括逆变器前级和逆变器后级，对于逆变器前级的控制环路可以参照图2，示例性的，图2中的控制环路针对两路MPPT输入进行说明。
基于现有的光伏并网发电系统，该方法可以包括如下步骤，流程示意图如图3所示：
步骤110，实时采集n路MPPT的输入电压和输入电流，n＞1，n为正整数。
实时采集每一路MPPT的输入电压和输入电流。
可选的，同时实时采集母线电压。
步骤120，获取第i路MPPT的输入电压、第i路MPPT的输入电流、第j路MPPT的输入电压和第j路MPPT的输入电流，1≤i≤n，1≤j≤n，i为正整数，j为正整数，i≠j。
在实际应用中有超过2路MPPT输入时，在比较时可以任选其中2路进行判断。
步骤130，在光伏逆变器上电加载前，根据第i路MPPT当前的输入电压和第j路MPPT当前的输入电压判断第i路MPPT和第j路MPPT的输入模式。
可选的，步骤130可以替换成图4所示的步骤。
步骤131，在光伏逆变器上电加载前，计算第i路MPPT当前的输入电压和第j路MPPT当前的输入电压之间的第一差值。
步骤132，当第一差值的绝对值大于第一阈值时，确定第i路MPPT和第j路MPPT为独立输入模式。
当第一差值的绝对值大于第一阈值时，认为两路独立，即两个不同的MPPT输入方式工作，并且结束判断。
可选的，根据经验值，第一阈值可以设置为8V。
结合参考图5，其示例性地示出了一种两路太阳能电池板的功率电压曲线，不同的功率电压曲线对应独立MPPT输入模式。
步骤133，当第一差值的绝对值小于第一阈值时，等待所述光伏逆变器上电加载后进行输入模式的判断。
若第一差值的绝对值小于第一阈值，则暂时判定两路MPPT为并联输入模式，需要等待光伏逆变器上电加载后进行进一步的判断。
可选的，结合参考图6，当第一差值的绝对值小于第一阈值时，对应的功率电压曲线可能为并联曲线或相同的独立曲线。
步骤140，在光伏逆变器启动阶段，默认为并联输入模式，在功率稳定后，控制第i路MPPT的输入电流改变或控制第j路MPPT的输入电流改变，根据第i路MPPT当前的输入电压和第j路MPPT当前的输入电压判断第i路MPPT和第j路MPPT的输入模式。
光伏逆变器在启动阶段母线电压提高至最高，且保持固定不变，使得升压电路(BOOST)能够工作，这样可以启动BOOST实现电流环。
可选的，步骤140可以替换成图4所示的步骤。
步骤141，在光伏逆变器启动阶段，默认为并联输入模式。
光伏逆变器在启动阶段默认为并联输入模式，即控制相同的参考电压和参考电流，这样在启动曲线的第一部分，不会导致单路承受所有功率。
步骤142，当功率的变化值小于预定阈值时，控制第i路MPPT的输入电流改变或控制第j路MPPT的输入电流改变。
当功率的变化值小于预定阈值时，表明功率稳定，预定阈值的设置可以根据经验值来确定。
需要说明的是，若同时判断超过两路MPPT的输入模式，在控制电流改变时需要将各路MPPT的输入电流设置为各不相同。
可选的，在实际应用中，可以通过改变参考电流来控制输入电流变化。参考电流相当于需要调节的目标值，输入电流相当于实际值，根据PI调节算法，通过向PI控制器发出调节参考电流的指令，然后PI控制器将实际的输入电流调节到参考电流的大小。
步骤143，计算第i路MPPT当前的输入电压和第j路MPPT当前的输入电压之间的第二差值。
步骤144，当第二差值的绝对值大于第二阈值时，确定第i路MPPT和第j路MPPT为独立输入模式。
可选的，根据经验值，可以将第二阈值设置为8V。
可选的，在实际应用中，通过并联输入模式启动，推动率平稳后保持母线电压比两路当前当前的输入电压中较高的一个大预定阈值(比如：30V)，通过改变其中一路参考电流，尝试拉开两路的输入电压，当两路的输入电压的第二差值大于第二阈值时，则确定为独立输入模式，并结束判断。
结合参考图7，其示出了改变其中一路输入电流前后的功率电压曲线。
步骤145，当第二差值的绝对值小于第二阈值时，确定第i路MPPT和第j路MPPT为并联输入模式。
步骤150，在光伏逆变器正常工作阶段，控制第i路MPPT的输入电流与第j路MPPT的输入电流相同，根据第i路MPPT当前的输入电压和第j路MPPT当前的输入电压判断第i路MPPT和第j路MPPT的输入模式。
在光伏逆变器正常工作阶段，母线电压随电网变化，一般为360V至520V(取1.5倍的电网电压和输入电压中的较大值)，对于功率电压曲线，不同的电流值对应不同的电压值，若启动阶段判断是并联输入模式，则同样控制两个独立的相同的BOOST电流，即控制两个独立的相同的参考电流，目的是控制两路MPPT实际的输入电流相同。
可选的，步骤150可以替换成图4所示的步骤。
步骤151，在光伏逆变器正常工作阶段，调节第i路MPPT的参考电流和第j路MPPT的参考电流相同。
参考电流用来控制实际的输入电流，当参考电流设置为相同时，实际的输入电流会根据参考电流工作。
步骤152，实时计算第i路MPPT的输入电压和第j路MPPT的输入电压之间的第三差值。
步骤153，当第三差值的绝对值小于第三阈值时，保持第i路MPPT和第j路MPPT为并联输入模式。
在光伏逆变器正常工作阶段，实时监控两路的输入电压之间是否出现压差，如果第三差值的绝对值小于第三阈值，则依然保持两路为并联输入模式。
步骤154，当第三差值的绝对值大于第三阈值时，将第i路MPPT和第j路MPPT切换为独立输入模式。
如果第三差值的绝对值大于第三阈值，表明两路输入之间出现较大压差，由于是实时监控两路MPPT的输入电压，则一旦出现较大压差，随时将输入模式切换为独立输入模式，程序根据确定出的输入模式执行对应的控制。
可选的，本申请实施例中的光伏逆变器的多路MPPT输入模式判断方法还可以表示成图8所示的流程图。
以上所述的仅是本发明的优先实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种光伏逆变器的多路MPPT输入模式判断方法，其特征在于，所述方法包括：
实时采集n路MPPT的输入电压和输入电流，n＞1，n为正整数；
获取第i路MPPT的输入电压、第i路MPPT的输入电流、第j路MPPT的输入电压和第j路MPPT的输入电流，1≤i≤n，1≤j≤n，i为正整数，j为正整数，i≠j；
在所述光伏逆变器上电加载前，根据所述第i路MPPT当前的输入电压和所述第j路MPPT当前的输入电压判断所述第i路MPPT和所述第j路MPPT的输入模式；
在所述光伏逆变器启动阶段，默认为并联输入模式，在功率稳定后，控制所述第i路MPPT的输入电流改变或控制所述第j路MPPT的输入电流改变，根据所述第i路MPPT当前的输入电压和所述第j路MPPT当前的输入电压判断所述第i路MPPT和所述第j路MPPT的输入模式；
在所述光伏逆变器正常工作阶段，控制所述第i路MPPT的输入电流与所述第j路MPPT的输入电流相同，根据所述第i路MPPT当前的输入电压和所述第j路MPPT当前的输入电压判断所述第i路MPPT和所述第j路MPPT的输入模式；
其中，所述在功率稳定后，控制所述第i路MPPT的输入电流改变或控制所述第j路MPPT的输入电流改变，根据所述第i路MPPT当前的输入电压和所述第j路MPPT当前的输入电压判断所述第i路MPPT和所述第j路MPPT的输入模式，包括：
当所述功率的变化值小于预定阈值时，控制所述第i路MPPT的输入电流改变或控制所述第j路MPPT的输入电流改变；
计算所述第i路MPPT当前的输入电压和所述第j路MPPT当前的输入电压之间的第二差值；
当所述第二差值的绝对值大于第二阈值时，确定所述第i路MPPT和所述第j路MPPT为独立输入模式；
当所述第二差值的绝对值小于所述第二阈值时，确定所述第i路MPPT和所述第j路MPPT为并联输入模式；
其中，所述在所述光伏逆变器上电加载前，根据所述第i路MPPT当前的输入电压和所述第j路MPPT当前的输入电压判断所述第i路MPPT和所述第j路MPPT的输入模式，包括：
在所述光伏逆变器上电加载前，计算所述第i路MPPT当前的输入电压和所述第j路MPPT当前的输入电压之间的第一差值；
当所述第一差值的绝对值大于第一阈值时，确定所述第i路MPPT和所述第j路MPPT为独立输入模式；
当所述第一差值的绝对值小于所述第一阈值时，等待所述光伏逆变器上电加载后进行所述输入模式的判断；
其中，所述控制所述第i路MPPT的输入电流与所述第j路MPPT的输入电流相同，根据所述第i路MPPT当前的输入电压和所述第j路MPPT当前的输入电压判断所述第i路MPPT和所述第j路MPPT的输入模式，包括：
调节所述第i路MPPT的参考电流和所述第j路MPPT的参考电流相同；
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