CN108599265A - 一种光伏并网逆变器系统及逆变器启动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光伏并网逆变器系统及逆变器启动控制方法，通过检测逆变器的输入电压，在输入电压大于启动电压时，控制升压电路进行升压，当直流母线电压大于设定值时，逆变器开始进行交流同步，在升压或同步过程中，当逆变器的输入电压小于或等于启动电压时，中止逆变器启动。本发明不仅能够避免逆变器在输入功率不够的情况下启动而导致的启动过程中逆变器控制电掉电，而对逆变器造成的损害，还能在逆变器达到启动条件后的能够很快启动并网，增加逆变器的发电时间。

Description

一种光伏并网逆变器系统及逆变器启动控制方法

技术领域

本发明属于光伏并网发电技术领域，具体涉及一种光伏并网逆变器系统及逆变器启动控制方法。

背景技术

光伏并网逆变器作为光伏发电系统的一个重要部分，将太阳能电池板阵列发出的直流电转换成交流电并到电网中，在整个光伏发电系统中起着至关重要的作用；因此，其能够正常稳定的运行是光伏发电系统发电的先决条件。

逆变器启动过程作为逆变器每天早上开始运行的一个关键流程(环节)，对逆变器的稳定运行和使用寿命有着很重要的影响；另外，带Boost升压电路的逆变器设计采用直流取电，启动过程会影响到供电电源工作情况。常规的逆变器启动逻辑为：当逆变器的输入电压(即太阳能电池板阵列的输出电压)高于逆变器设定启动电压时，逆变器就会启动逆变器。但由于早上逆变器直流侧刚上电，逆变器的输入电压虽然达到启动电压以上，但太阳能电池板阵列的输出功率很小，甚至不足以支撑逆变器启动及运行的最低功率损耗，加上早上天刚亮时，太阳能电池板阵列功率不稳定，可能导致逆变器启动中输入电压低于逆变器高压电源板工作电压，而导致逆变器直流侧掉电和控制电掉电，对逆变器的整个系统包括功率单元和继电器造成一定的损害，因此一种比较稳定的逆变器自启动逻辑就显得很重要。

光伏并网逆变器能否完成自启动的关键在于太阳能电池板阵列的输出功率能否支撑逆变器启动过程中的损耗，而现有方法或者通过增加额外的硬件电路作为太阳能电池板阵列的负载来判断太阳能电池板阵列的最大输出功率，或者直接计算出太阳能电池板阵列的最大输出功率，但无论上述哪种方法都比较复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏并网逆变器系统及逆变器启动控制方法，用于解决现有逆变器启动控制过程中电池板阵列功率不稳定，导致逆变器直流侧电压降低到不足以给逆变器提供控制电的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种带升压电路的光伏并网逆变器启动控制方法，包括以下方法方案：

包括如下步骤：

1)检测逆变器的输入电压，当逆变器的输入电压大于逆变器的启动电压时，控制升压电路工作，当升压电路输出的直流母线电压大于设定值时，控制所述逆变器的交流侧进行同步；

2)所述逆变器在升压或同步过程中，检测逆变器的输入电压，当逆变器的输入电压小于或等于所述启动电压时，控制逆变器中止启动。

进一步，当升压电路输出的直流母线电压不大于设定值时，控制升压电路继续工作，直至升压电路输出的直流母线电压大于设定值。

进一步，所述升压电路工作过程中，检测逆变器的输入电压，当逆变器的输入电压小于或等于所述启动电压时，控制逆变器中止启动。

进一步，当判断所述同步完成时，控制逆变器的交流侧闭合。

进一步，所述升压电路以固定调制度进行开环升压。

为解决上述技术问题，本发明还提出一种光伏并网逆变器系统，包括以下系统方案：

包括逆变器，逆变器包括依次连接的升压电路和逆变模块，升压电路用于连接光伏电池板，还包括采样单元和控制单元，采样单元用于检测逆变模块的输入电压和升压电路输出的直流母线电压，控制单元用于执行实现以下步骤的指令：

1)接收采样单元检测逆变模块的输入电压，当逆变模块的输入电压大于逆变器的启动电压时，控制升压电路工作，当升压电路输出的直流母线电压大于设定值时，控制所述逆变器的交流侧进行同步；

2)所述逆变器在升压或同步过程中，接收采样单元检测逆变模块的输入电压，当逆变模块的输入电压小于或等于所述启动电压时，控制逆变器中止启动。

进一步，当升压电路输出的直流母线电压不大于设定值时，控制升压电路继续工作，直至升压电路输出的直流母线电压大于设定值。

进一步，所述升压电路工作过程中，检测逆变模块的输入电压，当逆变模块的输入电压小于或等于所述启动电压时，控制逆变器中止启动。

进一步，当判断所述同步完成时，控制逆变器的交流侧闭合。

进一步，所述升压电路以固定调制度进行开环升压。

本发明的有益效果是：

本发明通过检测逆变器中逆变模块的输入电压，在输入电压大于启动电压时，控制升压电路进行升压，当直流母线电压大于设定值时，启动逆变器，在逆变器启动过程中，当输入电压小于或等于启动电压时，中止逆变器启动，进入待机状态。本发明不仅能够避免逆变器在输入功率不够的情况下启动而导致的启动过程中逆变器控制电掉电，而对逆变器造成的损害，还能在逆变器达到启动条件后的能够很快启动并网，增加逆变器的发电时间。

本发明在不需要增加额外的硬件装置的情况下，只通过启动过程中利用逆变器自带的采样单元实时检测输入电压和直流母线电压，即可判断逆变器是否能够正常启动；因此，该方法简单有效，便于在实际工程中进行实现和推广。

附图说明

图1是本发明的一种光伏并网逆变器系统示意图；

图2是一种带升压电路的光伏并网逆变器启动控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

实施例一：

本发明提出一种带升压电路的光伏并网逆变器启动控制方法：

检测逆变器的输入电压，当逆变器的输入电压大于逆变器的启动电压时，控制升压电路工作，使升压电路以固定调制度对直流母线电压进行开环升压，升压后，当升压电路输出的直流母线电压大于设定值时，控制逆变器的交流侧进行同步。逆变器在升压或同步过程中，检测逆变器的输入电压，当逆变器的输入电压小于或等于启动电压时，控制逆变器中止启动，进入待机模式。

当逆变器启动后，逆变器交流侧开始进行交流电网同步。同步过程中，检测逆变器的输入电压，当逆变器的输入电压小于或等于启动电压时，控制逆变器中止启动，进入待机模式。当判断同步过程完成时，控制逆变器交流侧闭合。

当升压后升压电路输出的直流母线电压不大于设定值时，控制升压电路继续工作，直至升压电路输出的直流母线电压大于设定值。

该升压电路在工作过程中，检测逆变器的输入电压，当逆变器的输入电压小于或等于启动电压时，控制逆变器中止启动，进入待机模式。

本发明的升压电路可以采用现有的任何升压电路，优选的，采用Boost升压电路。

本发明通过检测逆变器的输入电压，在输入电压大于启动电压时，控制升压电路进行升压，当直流母线电压大于设定值时，启动逆变器，在逆变器启动过程中，当逆变器的输入电压小于或等于启动电压时，中止逆变器启动，进入待机状态。本发明不仅能够避免逆变器在输入功率不够的情况下启动而导致的启动过程中逆变器掉电，而对逆变器造成的损害，还能在逆变器达到启动条件后的能够很快启动并网，增加逆变器的发电时间。

实施例二：

本发明提出一种光伏并网逆变器系统，如图1所示，包括逆变器，逆变器包括依次连接的Boost升压电路和逆变模块，Boost升压电路用于连接太阳能电池板阵列，太阳能电池板阵列为逆变器系统提供直流源，逆变模块包括直流母线电容及与其连接的逆变桥，逆变桥作为启动过程中太阳能电池板阵列的一个负载，在交流电压同步过程中消耗功率。逆变器系统还包括采样单元和控制单元，采样单元用于检测逆变模块的输入电压和升压电路输出的直流母线电压，控制单元用于对逆变器的运行状态进行控制，以及用于执行实现以下步骤的指令：

接收采样单元检测逆变模块的输入电压，当逆变模块的输入电压大于逆变器的启动电压时，控制升压电路工作，当升压电路输出的直流母线电压大于设定值时，控制逆变器的交流侧进行同步。逆变器在升压或同步过程中，接收采样单元检测逆变模块的输入电压，当逆变器的输入电压小于或等于启动电压时，控制逆变器中止启动。

具体启动过程如图2所示，当每天早上太阳升起，随着光线强度的增加，采样单元检测到逆变模块的输入电压上升，当逆变模块的输入电压大于逆变器的设定阈值2(设定阈值2为逆变器的启动电压，该启动电压跟逆变器的MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)工作电压相关，本领域技术人员可以根据实际情况进行设定)，控制单元控制Boost升压电路以固定小占空比对输出的直流母线电压升压，升压到的设定值(该设定值在图2中为设定阈值1)和逆变器的交流输出电压和逆变器调制算法有关。

升压过程中，检测逆变模块的输入电压，当逆变模块的输入电压小于或等于设定阈值2时，停止Boost升压电路的升压，控制逆变器中止启动，逆变器转入待机状态，进入下一启动流程。升压过程中，当逆变器的输入电压大于设定阈值2，且直流母线电压升压大于设定阈值1时，逆变器进行交流同步，即控制逆变桥按照计算出的开环调制度，逆变出与交流电网同频、同相、等幅的交流电压，其中，开环调制度的值跟逆变器使用调制算法有关，开环相角为逆变器锁相相角。同步过程中，仍然对逆变模块的输入电压进行监测，输入电压小于或等于设定阈值2时，逆变器中止启动，转入待机，进入下一个启动流程。若同步过程中，输入电压大于设定阈值2时，待逆变器完成交流同步之后，交流继电器或接触器闭合，逆变器转入正常运行状态，逆变器启动完成。

本发明是根据逆变模块的输入电压进行判断逆变器是否达到启动条件，根据启动过程中通过判断输入电压的电压值来判定逆变器能否完成启动过程，根据升压电路输出的直流母线电压判断逆变器是否进行交流同步；并且，通过Boost升压，逆变器可以在电压很低的时候启动，扩大了逆变器的MPPT电压工作范围。延长了逆变器的工作时间。

进一步，本发明是在交流电网升压或同步过程中判断太阳能电池板阵列的最大功率是否能够提供逆变器的最低损耗功率，进而判断逆变器是否能够完成启动。判断太阳能电池板阵列的输出功率的方法是通过逆变器的检测单元对输入电压进行实时检测。当输入电压低于设定阈值2时，说明太阳能电池板阵列的输出功率低于逆变器启动过程中的损耗功率，逆变器转入待机状态，重新对输入电压和电网电压进行监测，进入下一轮启动流程；当输入电压高于设定阈值2，且直流母线电压高于设定阈值1时，判定太阳能电池板阵列的输出功率高于逆变器启动过程中的损耗功率，逆变器可以完成启动流程。

本实施例中，逆变器的Boost升压电路的PWM调制波的调制度采用的是恒定不变的PWM调制度，并且升压控制采用的是开环控制，该种方式的优点是升压快速性好，升压时间短，控制简单。另外，本实施例的Boost升压电路可以采用现有其他升压方式代替。

本发明不仅能够避免逆变器在输入功率不够的情况下启动而导致的启动过程中逆变器控制电掉电，而对逆变器造成的损害，还能在逆变器达到启动条件后的能够很快启动并网，增加逆变器的发电时间。

另外该方法在不需要增加额外的硬件装置的情况下，只通过启动过程中利用逆变器自带的采样单元实时检测输入电压和直流母线电压，即可判断逆变器是否能够正常启动；因此，该方法简单、有效，便于在实际工程中进行实现和推广。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种带升压电路的光伏并网逆变器启动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)检测逆变器的输入电压，当逆变器的输入电压大于逆变器的启动电压时，控制升压电路工作，当升压电路输出的直流母线电压大于设定值时，控制所述逆变器的交流侧进行同步；

2)所述逆变器在升压或同步过程中，检测逆变器的输入电压，当逆变器的输入电压小于或等于所述启动电压时，控制逆变器中止启动。

2.根据权利要求1所述的带升压电路的光伏并网逆变器启动控制方法，其特征在于，当升压电路输出的直流母线电压不大于设定值时，控制升压电路继续工作，直至升压电路输出的直流母线电压大于设定值。

3.根据权利要求1所述的带升压电路的光伏并网逆变器启动控制方法，其特征在于，所述升压电路工作过程中，检测逆变器的输入电压，当逆变器的输入电压小于或等于所述启动电压时，控制逆变器中止启动。

4.根据权利要求1所述的带升压电路的光伏并网逆变器启动控制方法，其特征在于，当判断所述同步完成时，控制逆变器的交流侧闭合。

5.根据权利要求1所述的带升压电路的光伏并网逆变器启动控制方法，其特征在于，所述升压电路以固定调制度进行开环升压。

6.一种光伏并网逆变器系统，包括逆变器，逆变器包括依次连接的升压电路和逆变模块，升压电路用于连接光伏电池板，其特征在于，还包括采样单元和控制单元，采样单元用于检测逆变模块的输入电压和升压电路输出的直流母线电压，控制单元用于执行实现以下步骤的指令：

1)接收采样单元检测逆变模块的输入电压，当逆变模块的输入电压大于逆变器的启动电压时，控制升压电路工作，当升压电路输出的直流母线电压大于设定值时，控制所述逆变器的交流侧进行同步；

2)所述逆变器在升压或同步过程中，接收采样单元检测逆变模块的输入电压，当逆变模块的输入电压小于或等于所述启动电压时，控制逆变器中止启动。

7.根据权利要求6所述的光伏并网逆变器系统，其特征在于，当升压电路输出的直流母线电压不大于设定值时，控制升压电路继续工作，直至升压电路输出的直流母线电压大于设定值。

8.根据权利要求6所述的光伏并网逆变器系统，其特征在于，所述升压电路工作过程中，检测逆变模块的输入电压，当逆变模块的输入电压小于或等于所述启动电压时，控制逆变器中止启动。

9.根据权利要求6所述的光伏并网逆变器系统，其特征在于，当判断所述同步完成时，控制逆变器的交流侧闭合。

10.根据权利要求6所述的光伏并网逆变器系统，其特征在于，所述升压电路以固定调制度进行开环升压。