CN108493994B - 馈网型逆变电源控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种馈网型逆变电源控制方法和装置，该方法包括实时采样被测设备的当前输出电流和当前输出电压，根据采样的当前输出电流和当前输出电压，计算当前输出功率，根据当前输出功率调整逆变器输出到电网的并网电流，使所述被测设备运行在最大输出功率状态下。采用上述方法的馈网型逆变电源控制方法及装置可以自适应各种不同的电源，无需对被测设备的参数和特性进行了解，也不需设置被测设备运行参数，减少因被测设备的变化而带来的操作复杂性，避免了因人为设置参数不当而引起的弊端，且有效提高了老化测试的效率。

Description

馈网型逆变电源控制方法及装置
技术领域
本发明涉及最大功率跟踪技术领域，尤其涉及一种馈网型逆变电源控制方法及装置。
背景技术
最大功率跟踪(MPT，Maximum Power Tracking)技术已在逆变电源领域有一定程度的运用，当前的馈网型逆变电源主要方式是采用恒压和恒流两种工作模式，即预先设定逆变电源运行的工作电压或电流，通过传感器检测当前的实际电压和电流大小，由控制器对实际值不断进行调节，最终达到设定值，按照设定值向电网进行馈送能量。以上这两种模式都需要对被测设备的特性和参数进行了解，测试过程中，如果馈网型逆变电源由于更换不同特性的被测设备，或者改变被测设备的数量引起逆变电源负载在容量上的变化，则需要对运行参数进行重新设置，这将会严重影响测试效率。
因此，如何提高因被测设备参数变化时跟踪最大功率点的效率，避免不同设备带来的参数各异的影响，寻找到测试设备最大功率点，并使被测设备稳定工作在最大功率点，是提高老化测试的效率过程中关注的焦点。
发明内容
基于此，有必要针对上述现有技术中的问题，提供一种馈网型逆变电源控制方法及装置。
一种馈网型逆变电源控制方法，包括以下步骤：
S1：实时采样被测设备的当前输出电流和当前输出电压；
S2：根据采样的当前输出电流和当前输出电压，调整逆变器输出到电网的并网电流，使所述被测设备运行在最大输出功率状态下。
本发明的馈网型逆变电源控制方法，S1步骤还包括以下步骤：
S11：根据所述当前输出电压和当前输出电流计算所述被测设备的当前输出功率；
S12：根据所述当前输出功率调整直流电压外环的给定值；
S13：根据所述直流电压外环的输出调整并网电流内环给定值，以调整逆变器输出到电网的并网电流。
本发明的馈网型逆变控制方法，所述步骤S12中，通过最大功率跟踪控制器输出的扰动信号调整直流电压外环的给定值，所述步骤S12包括：
S121：将所述被测设备的当前输出功率与前一时刻的输出功率进行比较，并在当前输出功率大于前一时刻的输出功率时，执行步骤S122，当前输出功率小于前一时刻的输出功率，执行步骤S123，当前输出功率等于前一时刻的输出功率，执行步骤S124；
S122：减小扰动信号，增大直流电压外环的给定值；
S123：增大扰动信号，减小直流电压外环的给定值；
S124：扰动信号为0，直流电压外环的给定值不变。
本发明的馈网型逆变控制方法，所述步骤S13包括：
S131：当所述直流电压外环的给定值增大或减小时，执行步骤S132，当所述直流电压外环的给定值不变时，执行步骤S133；
S132：并网电流内环给定值不断增大；
S133：并网电流内环给定值不变。
本发明的馈网型逆变控制方法，所述直流电压外环的给定值与扰动信号之和等于当前输出电压；所述扰动信号大于等于0，且小于等于预设值，且扰动信号的初始值为预设值；所述扰动信号的调整步长为N。
一种馈网型逆变电源控制装置，其特征在于，所述馈网型逆变电源控制装置包括最大功率点跟踪模块、直流电压外环模块、并网电流内环模块及并网控制模块。
最大功率点跟踪模块，用于根据被测设备当前输出电流和当前输出电压计算所述被测设备的当前输出功率，并根据当前输出功率，调整直流电压外环的给定值和扰动电压，使所述被测设备运行在最大输出功率状态下；
直流电压外环模块，根据当前输出功率，调整直流电压外环的给定值；
并网电流内环模块，用于根据直流电压外环的输出，调整并网电流内环的给定值；
并网控制模块，用于根据并网电流内环的给定值，调整输出到电网的并网电流。
本发明的馈网型逆变电源控制装置，所述最大功率点跟踪模块用于当被测设备当前输出功率呈上升趋势时，减小扰动信号，增大直流电压外环的给定值；当被测设备当前输出功率呈下降趋势时，增大扰动信号，减小直流电压外环的给定值；当被测设备当前输出功率达到最大值时，扰动信号为零，直流电压外环的给定值不变。
本发明的馈网型逆变电源控制装置，所述直流电压外环的给定值与扰动信号之和等于当前输出电压；所述扰动信号大于等于0，且小于等于预设值，且扰动信号的初始值为预设值；所述最大功率点跟踪模块调整所述扰动信号的步长为N。
本发明的馈网型逆变电源控制装置，当所述扰动信号大于0，所述并网电流内环给定值不断增大，当所述扰动信号的等于0，所述并网电流内环给定值的大小不变。
上述公开的一种馈网型逆变电源控制方法及装置，在最大功率点跟踪模式下，当外部被测设备的特性和容量等参数发生改变时，通过控制扰动信号的大小，能够调整控制电压和电流，自动地跟踪最大功率点，使当前被测设备始终运行在最大输出功率的状态下。实施本发明提供的馈网异变控制方法及装置，具有以下有益效果：
一方面，馈网型逆变电源控制方法及装置可以自适应各种不同的电源，无需对被测设备的参数和特性进行了解，也不需设置被测设备运行参数，减少因被测设备的变化而带来的操作复杂性，避免了因人为设置参数不当而引起的弊端。
另一方面，馈网型逆变电源控制方法及装置在工作过程中实时检测被测设备的输出电压和输出电流的变化，根据不同的被测设备容量调节输出的电压和电流，保证被测设备始终工作在最大功率点，有效地提高了提高老化测试的效率。
附图说明
图1为本发明一实施例的逆变电源能量回馈控制方法的流程图；
图2为本发明一实施例中被测设备的输出功率曲线；
图3为本发明一实施例的逆变电源能量回馈控制装置的功能模块图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在一个实施例中，如图1所示，一种馈网型逆变电源控制方法，包括以下步骤：
S1：实时采样被测设备的当前输出电流和当前输出电压；
S2：根据采样的当前输出电流和当前输出电压，调整逆变器输出到电网的并网电流，使所述被测设备运行在最大输出功率状态下。
进一步地，S1步骤还包括以下步骤：
S11：根据所述当前输出电压和当前输出电流计算所述被测设备的当前输出功率；
S12：根据所述当前输出功率调整直流电压外环的给定值；
S13：根据所述直流电压外环的输出调整并网电流内环给定值，以调整逆变器输出到电网的并网电流。
进一步地，所述步骤S12中，通过最大功率跟踪控制器输出的扰动信号调整直流电压外环的给定值，所述步骤S12包括：
S121：将所述被测设备的当前输出功率与前一时刻的输出功率进行比较，并在当前输出功率大于前一时刻的输出功率时，执行步骤S122，当前输出功率小于前一时刻的输出功率，执行步骤S123，当前输出功率等于前一时刻的输出功率，执行步骤S124；
S122：减小扰动信号，增大直流电压外环的给定值；
S123：增大扰动信号，减小直流电压外环的给定值；
S124：扰动信号为0，直流电压外环的给定值不变。
具体地，扰动信号为扰动电压时，根据被测设备的当前输出功率的变化趋势，控制扰动电压的大小，进而跟踪控制被测设备在回馈老化模式下的最大输出功率。
进一步地，所述直流电压外环的给定值与扰动信号之和等于当前输出电压；所述扰动信号大于等于0，且小于等于预设值，且扰动信号的初始值为预设值；所述扰动信号的调整步长为N。
进一步地，所述步骤S13包括：
S131：当所述直流电压外环的给定值增大或减小时，执行步骤S132，当所述直流电压外环的给定值不变时，执行步骤S133；
S132：并网电流内环给定值不断增大；
S133：并网电流内环给定值不变。
进一步地，如图2所示，为被测设备电压-功率输出曲线，其中O为坐标原点，Pmax为被测设备的最大输出功率点，电压-功率输出曲线中的存在三个特征点，坐标分别为(A，Pmax)、(B，Pmax)和(C，Pc)，将被测设备工作状态可划分为OA、AB、BC三个区域，被测设备输出电压在OA之间为恒流区，被测设备输出电压在AB之间为恒功率区，被测设备输出电压在BC之间为降功率区，其中Pc为被测设备在降功率区的输出功率。当被测设备工作在恒流区时，最大输出电流一定，功率随着输出电压的增加而增加；当被测设备工作在恒功率区时，输出电流随着输出电压的增加而减小，输出功率保持不变；当被测设备工作在降功率区时，输出功率随着输出电压的增加而减小，即被测设备输出电压范围在AB之间时被测设备的输出功率最大，为Pmax。各种大功率电源、充电机、蓄电池等老化测试对象，其输出特性曲线一般分为恒流区、恒功率区及降功率区三个工作区域，输出功率曲线唯一，本发明的最大功率点跟踪控制方法是以上述的输出功率曲线的工作区域特征为基础，完成对被测设备最大功率点的跟踪控制。
本发明的馈网型逆变电源控制方法可以自适应各种不同的电源，无需对被测设备的参数和特性进行了解，也不需设置被测设备运行参数，减少因被测设备的变化而带来的操作复杂性，避免了因人为设置参数不当而引起的弊端。
为了便于更好地理解上述馈网型逆变电源控制方法，下面结合具有上述方法功能的馈网型逆变电源控制装置进行详细解释说明。
如图3所示，一种馈网型逆变电源控制装置，所述馈网型逆变电源控制装置包括最大功率点跟踪模块、直流电压外环、并网电流内环及逆变器。
最大功率点跟踪模块，用于根据被测设备当前输出电流和当前输出电压计算所述被测设备的当前输出功率，并根据当前输出功率，调整直流电压外环200的给定值和扰动电压，使所述被测设备运行在最大输出功率状态下；
直流电压外环，包括ADC采用单元、加法器和PI调节单元，用于根据当前输出功率，调整直流电压外环的给定值；
并网电流内环，包括ADC采用单元、加法器和PI调节单元，用于根据直流电压外环的输出，调整并网电流内环的给定值；
并网控制模块，用于根据并网电流内环的给定值，调整控制输出到电网的并网电流。
进一步地，所述最大功率点跟踪模块用于当被测设备当前输出功率呈上升趋势时，减小扰动信号，增大直流电压外环的给定值；当被测设备当前输出功率呈下降趋势时，增大扰动信号，减小直流电压外环的给定值；当被测设备当前输出功率达到最大值时，扰动信号为零，直流电压外环的给定值不变。
馈网型逆变电源控制装置在工作时，分别采集被测设备输出电压和输出电流，根据采样值计算被测设备的当前输出功率值，并与前一时刻的输出功率进行比较和判断，储存输出功率最大值，在下一个采样时刻，将实时计算的功率值Pk与前一采样时刻锁存的最大功率值Pk-1进行比较，如果Pk>Pk-1，即当前功率大于锁存的最大功率值，说明功率呈上升趋势，当前电压控制方向正确，则继续按照前一时刻的电压方向控制，减小扰动信号；如果Pk<Pk-1，即当前时刻功率小于锁存的最大功率值时，说明当前功率呈下降趋势，增大扰动信号；如果Pk＝Pk-1，即当前时刻功率等于锁存的最大功率值，表明功率已达到最大值，调节扰动信号的数值使之为0。最终，通过自动调整扰动信号的大小，使被测试设备的输出功率保持最大，提高老化测试效率。
进一步地，所述直流电压外环的给定值与扰动信号之和等于当前输出电压；所述扰动信号大于等于0，且小于等于预设值，且扰动信号的初始值为预设值；所述最大功率点跟踪模块调整所述扰动信号的步长为N。
具体地，扰动信号为扰动电压，被测设备输出功率在最大输出功率时，所述直流电压外环的给定值等于被测设备的输出电压。在馈网型逆变电源控制装置在工作时，所述直流电压外环的给定值稳定在设定的范围之间。
进一步地，当所述扰动信号大于0，所述并网电流内环给定值不断增大，当所述扰动信号的等于0，所述并网电流内环给定值的大小不变。
馈网型逆变电源控制装置在工作过程中实时检测被测设备的输出电压和输出电流的变化，根据不同的被测设备容量，通过自动调整扰动信号的大小，调节输出的电压和电流，使被测试设备的输出功率保持最大，提高老化测试效率保证被测设备始终工作在最大功率点，有效地提高了提高设备老化测试的效率。
虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但并不能因此理解为对发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护的范围。因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种馈网型逆变电源控制方法，其特征在于，用于老化测试，所述方法包括以下步骤：
S1：实时采样被测设备的当前输出电流和当前输出电压；
S2：根据采样的当前输出电流和当前输出电压，调整逆变器输出到电网的并网电流，使所述被测设备运行在最大输出功率状态下，且所述被测设备运行在最大输出功率状态时为所述被测设备工作在恒功率区；
S1步骤还包括以下步骤：
S11：根据所述当前输出电压和当前输出电流计算所述被测设备的当前输出功率；
S12：根据所述当前输出功率调整直流电压外环的给定值；
S13：根据所述直流电压外环的输出调整并网电流内环给定值，以调整逆变器输出到电网的并网电流；
所述步骤S12中，通过最大功率跟踪控制器输出的扰动信号调整直流电压外环的给定值，所述步骤S12包括：
S121：将所述被测设备的当前输出功率与前一时刻的输出功率进行比较，并在当前输出功率大于前一时刻的输出功率时，执行步骤S122，当前输出功率小于前一时刻的输出功率，执行步骤S123，当前输出功率等于前一时刻的输出功率，执行步骤S124；
S122：减小扰动信号，增大直流电压外环的给定值；
S123：增大扰动信号，减小直流电压外环的给定值；
S124：扰动信号为0，直流电压外环的给定值不变。
2.根据权利要求1所述的馈网型逆变电源控制方法，其特征在于，所述步骤S13包括：
S131：当所述直流电压外环的给定值增大或减小时，执行步骤S132，当所述直流电压外环的给定值不变时，执行步骤S133；
S132：并网电流内环给定值不断增大；
S133：并网电流内环给定值不变。
3.根据权利要求1所述的馈网型逆变电源控制方法，其特征在于，所述直流电压外环的给定值与扰动信号之和等于当前输出电压；所述扰动信号大于等于0，且小于等于预设值，且扰动信号的初始值为预设值；所述扰动信号的调整步长为N。
4.一种馈网型逆变电源控制装置，其特征在于，用于老化测试，所述馈网型逆变电源控制装置包括最大功率点跟踪模块、直流电压外环模块、并网电流内环模块及并网控制模块，其特征在于，
最大功率点跟踪模块，用于根据被测设备当前输出电流和当前输出电压计算所述被测设备的当前输出功率，并根据当前输出功率，调整直流电压外环的给定值和扰动电压，使所述被测设备运行在最大输出功率状态下，且所述被测设备运行在最大输出功率状态时为所述被测设备工作在恒功率区；
直流电压外环模块，根据当前输出功率，调整直流电压外环的给定值；
并网电流内环模块，用于根据直流电压外环的输出，调整并网电流内环的给定值；
并网控制模块，用于根据并网电流内环的给定值，调整控制输出到电网的并网电流；
所述最大功率点跟踪模块用于当被测设备当前输出功率呈上升趋势时，减小扰动信号，增大直流电压外环的给定值；当被测设备当前输出功率呈下降趋势时，增大扰动信号，减小直流电压外环的给定值；当被测设备当前输出功率达到最大值时，扰动信号为零，直流电压外环的给定值不变。
5.根据权利要求4所述的馈网型逆变电源控制装置，其特征在于，所述直流电压外环的给定值与扰动信号之和等于当前输出电压；所述扰动信号大于等于0，且小于等于预设值，且扰动信号的初始值为预设值；所述最大功率点跟踪模块调整所述扰动信号的步长为N。
6.根据权利要求4所述的馈网型逆变电源控制装置，其特征在于，当所述扰动信号大于0，所述并网电流内环给定值不断增大，当所述扰动信号的等于0，所述并网电流内环给定值的大小不变。
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