CN109449886B - 一种光伏逆变器控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种光伏逆变器控制方法及系统，涉及光伏发电系统应用领域，由于对光伏逆变器的升压斩波电路或逆变电路的电感上的电流进行采样，以获得采样电流。再将采样电流与参考值进行比较以获得比较结果，依据比较结果来控制光伏逆变器的开关管的工作状态，来解决光伏逆变器的负载电压超出开关管的电压应力范围的问题。

Description

一种光伏逆变器控制方法及系统
技术领域
本发明涉及光伏发电系统应用领域，具体涉及一种光伏逆变器控制方法和系统。
背景技术
光伏发电系统通常由光伏面板阵列、Boost变换器和并网逆变器三部分组成，其中，Boost变换器和并网逆变器由中间直流母线互联隔离，通常作为一个整体，统称为光伏逆变器。是应用在太阳能发电系统中的一个重要部件，其主要工作原理是Boost变换器将光伏面板阵列输出的低压直流电升压成高压稳定的直流电，以供后级并网逆变器转换成交流电，进而馈入电网。在实际应用中，为了满足光伏逆变器在1000-1100V的范围内工作，需要对于光伏面板(以下简称PV)进行高压降载。高压降载电路就必须对选用的电力电子器件(比如常用的IGBT或MOS管等)有一定的要求，一般会选择电压等级是1200V的电力电子器件。为了防止PV发生短路现象，电力电子器件在负载电压超过负荷时会关断。但在电流较大的是情况下，电力电子器件在关断的过程中，负载电压会超出电力电子器件的电压应力范围，如果采取增加吸收电路的办法，会增加光伏逆变器整机的体积和降低光伏逆变器的工作效率。如何解决在光伏逆变器面板电压较高时，光伏逆变器的电力电子器件的负载电压会超出电力电子器件的电压应力范围，是一个急需和必须要解决的技术问题。
发明内容
本申请提供一种光伏逆变器控制方法及系统，以解决背景技术中提出的在光伏逆变器面板电压较高时，光伏逆变器的电力电子器件的负载电压会超出电力电子器件的电压应力范围的问题。
根据第一方面，一种实施例中提供一种光伏逆变器控制系统,包括：
电流采样电路，用于对光伏逆变器的升压斩波电路或逆变电路的电感上的电流进行采样，得到采样电流；
比较器，用于将所述采样电流与一参考值进行比较，以获取比较结果；
控制器，用于依据所述比较结果控制所述光伏逆变器的功率开关管的开关状态。
进一步，还包括电压采样电路和处理器，所述电压采样电路用于对所述光伏逆变器的母线或所述光伏逆变器的光伏阵列进行电压采样，得到采样电压；所述处理器基于所述采样电压计算所述参考值。
进一步，所述处理器根据采样电压和参考值的映射表来基于采样电压计算参考值。
进一步，所述采样电流是所述电流采样电路对光伏逆变器的升压斩波电路的电感上的电流采样获得；所述采样电压是所述电压采样电路对所述光伏逆变器的光伏阵列进行电压采样获得；
所述光伏逆变器的升压斩波电路包括第一功率开关管Q，用于控制所述升压斩波电路的电压输出；
所述控制器，用于控制所述第一开关功率元件Q的开关状态；
当所述比较器发送给所述控制器的所述比较结果为所述采样电流不小于所述参考值时，所述控制器控制所述第一开关功率元件Q关闭，进而关闭所述升压斩波电路的电压输出。
进一步，所述参考值包括第一参考值和第二参考值，所述第一参考值大于所述第二参考值；
当所述比较器发送给所述控制器的所述比较结果为所述采样电流不大于所述第二参考值时，所述控制器控制所述第一开关功率元件Q打开，进而打开所述升压斩波电路的电压输出。
进一步，所述光伏逆变器包括逆变电路，所述逆变电路包括第二功率开关管Q1、第三功率开关管Q2、第四功率开关管Q3、第五功率开关管Q4、第一母线电容C1和第二母线电容C2；
所述第二功率开关管Q1的发射极与所述第五功率开关管Q4的集电极连接，作为所述逆变电路的输出端，用于输出并网电压；
所述第二功率开关管Q1的集电极与第一母线电容C1的第一端连接，作为母线正电压的输入端，用于母线正电压的输入；
所述第五功率开关管Q4的发射极与第二母线电容C2的第二端连接，作为母线负电压的输入端，用于母线负电压的输入；
所述第三功率开关管Q2的发射极与所述第四功率开关管Q3的发射极连接；
所述第四功率开关管Q3的集电极与所述逆变电路的输出端连接；
所述第三功率开关管Q2的发射极与第一母线电容C1的第二端连接和第二母线电容C2的第一端连接并接地线；
所述控制器，用于控制所述第二功率开关管Q1、第三功率开关管Q2、第四功率开关管Q3和第五功率开关管Q4的开关状态。
进一步，所述采样电流是所述电流采样电路对光伏逆变器的逆变电路的电感上的电流采样获得；所述采样电压是所述电压采样电路对所述光伏逆变器的母线进行电压采样获得；所述参考值包括第一参考值和第二参考值，所述第一参考值大于所述第二参考值；
当所述采样电流为正，且所述比较器发送给所述控制器的所述比较结果为所述采样电流不小于所述第一参考值时，所述控制器控制所述第二功率开关管Q1、所述第四功率开关管Q3和所述第五功率开关管Q4保持关闭状态；所述控制器控制所述第三功率开关管Q2保持打开状态；
当所述比较器发送给所述控制器的所述比较结果为所述采样电流不大于所述第二参考值时，所述控制器控制所述第二功率开关管Q1、所述第四功率开关管Q3和所述第五功率开关管Q4恢复关闭之前的开关状态；所述控制器控制所述第三功率开关管Q2恢复保持打开状态之前的开关状态。
进一步，所述采样电流是所述电流采样电路对光伏逆变器的逆变电路的电感上的电流采样获得；所述采样电压是所述电压采样电路对所述光伏逆变器的母线进行电压采样获得；所述参考值包括第三参考值和第四参考值，所述第三参考值小于所述第四参考值；
当所述采样电流为负，且所述比较器发送给所述控制器的所述比较结果为所述采样电流不大于所述第三参考值时，所述控制器控制所述第二功率开关管Q1、所述第三功率开关管Q2和所述第五功率开关管Q4保持关闭状态；所述控制器控制所述第四功率开关管Q3保持打开状态；
当所述比较器发送给所述控制器的所述比较结果为所述采样电流为不小于所述第四参考值时，所述控制器控制所述第二功率开关管Q1、所述第三功率开关管Q2和所述第五功率开关管Q4恢复关闭之前的开关状态；所述控制器控制所述第三功率开关管Q2恢复保持打开状态之前的开关状态。
进一步，所述功率开关管包括快速晶闸管、林顿功率晶体管、可关断晶闸管、可关断晶闸管、功率晶体管、功率场效应晶体管和绝缘栅晶体管中至少一种。
根据第二方面，一种实施例中提供一种光伏逆变器控制方法，包括：
对光伏逆变器的升压斩波电路或逆变电路的电感上的电流进行采样，以获得采样电流；
将所述采样电流与一参考值进行比较，以获取比较结果；
依据所述比较结果控制所述光伏逆变器的功率开关管的开关状态。
依据上述实施例的一种光伏逆变器控制方法及系统，由于对光伏逆变器的升压斩波电路或逆变电路的电感上的电流进行采样，得到采样电流，并将采样电流与一参考值进行比较，依据比较结果来控制光伏逆变器的功率开关管的开关状态，来解决光伏逆变器的负载电压超出开关管的电压应力范围的问题。
附图说明
图1为一种光伏逆变器的结构示意图；
图2为一种实施例的光伏逆变器的系统结构框图；
图3为一种实施例的光伏逆变器的系统结构框图；
图4为一种实施例的光伏逆变器的系统结构示意图；
图5为一种实施例的光伏逆变器的Boost升压电路示意图；
图6为一种实施例的采样电压PV与一参考数据REF对应关系曲线；
图7为一种实施例的Boost电路的电感的电流限制时序图；
图8为一种实施例的逆变电路的电路示意图；
图9为一种实施例的逆变电路的电感的电流为正时限制时序图；
图10为一种实施例的逆变电路的电感的电流为负时限制时序图；
图11为另一种实施例中的光伏逆变器控制方法流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
如图1所示，为一种光伏逆变器的结构示意图，该光伏逆变器包括光伏阵列1、Boost变换器2、直流母线电容Cbus3、并网逆变器4、公共电网5和数字控制器6及其外围电路等。其中，Boost变换器2为升压斩波电路，具体采用Boost并联开关变换器，其升压电路由输入电容Cpv、滤波电感Lpv、开关管Sb和续流二极管Db组成。
Hvp，Hvb和Hi分别为光伏阵列电压Vpv，直流母线电压Vbus和电感的电流iL硬件采样处理电路等效传递函数，一般为一阶低通滤波器，根据Hvp，Hvb和Hi可以分别得到光伏阵列电压反馈信号Vpvfb，直流母线电压反馈信号Vbusfb和电感的电流反馈信号iLfb，这些信号的物理意义为信号Vpv、Vbus和iL的开关周期平均值；Gvc和Gic分别为电压环调节器和电流环调节器。
Boost变换器2的输出电压Vbus总是大于输入电压Vpv。当开关管Sb导通时，二极管Db关闭，电感Lpv与开关管Sb的节点电压为0。当开关管Sb关闭时，电感Lpv两端的电势翻转，所以电感Lpv与开关管Sb的节点电压大于输入电压Vpv，电感的电流通过二极管Db续流，使得Vbus大于Vpv。可以证明，
Vbus＝Vpv*[T/(T-Ton)]，
其中，T是开关脉冲周期，Ton是导通时间。
当光伏阵列电压Vpv输入电压在1000V到1100V时，IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)的开关管Sb，在Vpv过流保护关断时开关管Sb的电压应力若超过了器件的规格，会造成开关管Sb的过压损坏。一般采用的解决方法是当Vpv或者Vbus超过1000V时光伏逆变器停机不工作。同样，并网逆变器4为逆变电路，其BUS(母线)的Vbus电压过高时，在过流故障(保护)或者逐波限流过程中，开关管Sb的电压应力也容易超过器件本身的规格，也需要光伏逆变器停机不工作。光伏逆变器停机也就直接导致发电量的损失。
Boost变换器2的逆变过流保护一般采用的方案是设定固定过流保护点，由于电流传感器、电流处理电路和电流比较电路等电路的延迟，当Boost变换器2实际触发过流故障(保护)时，过流保护时的电流已经很大了。另外，当Boost变换器2触发过流保护时，一般采用的方案是光伏逆变器的内外开关管同时关断。当光伏逆变器面板电压较高时，关断时的电压尖峰也会加大，电流也就会越大。电流保护点设定的越大，光伏逆变器的开关管关断时的电压的应力尖峰也会越大，就会超出开关管的电压应力范围。
在申请实施例中，当光伏逆变器的开关管需要关闭时，先关闭外管，不让电感的电流继续上升，根据对光伏逆变器的升压斩波电路或逆变电路的电感的电流进行采样，并将采样数据与参考值进行比较，依据比较结果来控制光伏逆变器的开关管的工作状态，来解决光伏逆变器的负载电压超出开关管的电压应力范围的问题。
实施例一：
请参考图2，为一种实施例的光伏逆变器的系统结构框图，包括电流采样电路10、比较器20、控制器30和光伏逆变器40。电流采样电路10用于对光伏逆变器的升压斩波电路或逆变电路的电感上的电流进行采样，得到采样电流。比较器20用于将采样电流与一参考值进行比较，以获取比较结果。控制器30用于依据比较结果控制光伏逆变器的功率开关管的开关状态。
请参考图3，为一种实施例的光伏逆变器的系统结构框图，与图2的区别在于还包括电压采样电路11和处理器12。电压采样电路11用于对光伏逆变器的母线和/或光伏逆变器的光伏阵列进行电压采样，以得到采样电压，并发送给处理器22。处理器12依据采样电压计算参考值，并将参考值发送给比较器20，具体是处理器12根据采样电压和参考值的映射表来基于采样电压计算参考值。比较器20将电感的采样电流与参考值进行比较，以获取比较结果。
请参考图4，为一种实施例的光伏逆变器的系统结构示意图，包括电压采样电路11、电流采样电路10、比较器20、控制器30和光伏逆变器40。与图3所示系统结构相比，是把处理器12集成在控制器30中。电压采样电路11用于对光伏逆变器的母线电压Vbus和光伏逆变器的光伏阵列电压Vpv进行采样，并将采样电压发送给控制器30。依据采样电压Vbus和Vpv计算获得参考值BOOST_REF(Boost电路参考值)和INV_REF(并网电路参考值)，并发送给比较器20。电流采样电路10采集Boost电路和逆变电路的电感上的电流iL值的发送比较器20。比较器20将电感的采样电流iL值与参考值BOOST_REF和INV_REF进行比较，以获取比较结果BOOST_OCP和INV_OCP，并将比较结果BOOST_OCP和INV_OCP发送给控制器30。其中，比较结果BOOST_OCP是通过Boost电路的电感上的采样电流iL与参考值BOOST_REF进行比较获得，比较结果INV_OCP是通过逆变电路的电感上的采样电流iL与参考值INV_OCP进行比较获得。控制器30依据比较结果BOOST_OCP发出PWMBvoost信号控制光伏逆变器40的Boost电路的功率开关管Q的开关状态。控制器30依据比较结果INV_OCP发出PWMQ1信号、PWMQ2信号、PWMQ3信号和PWMQ4信号控制光伏逆变器40的逆变电路的功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q3和功率开关管Q4的开关状态。
下面以对Boost升压电路的功率开关管Q控制为例，表述本申请公开的电压法过流保护的具体实施过程。请参考图5，为一种实施例的光伏逆变器的Boost升压电路示意图，包括光伏面板阵列提供的直流电源Vpv、第一功率开关管Q、开关二极管Db和母线电容Cbus。第一功率开关管Q开关状态可以控制Boost电路的电压输出。控制器30可控制第一开关功率元件Q的开关状态，以实现控制Boost电路的电压输出。
电压采样电路12对光伏逆变器的光伏阵列电压Vpv采样，以获得采样电压PV。如图6所示，为一种实施例的采样电压PV与一参考数据VREF对应关系曲线，即采样电压和参考值的映射表。采样电压PV与一参考数据VREF是一一对应关系。控制器30依据如图6所示的采样电压PV与一参考数据VREF的对应关系获取参考值，并将该参考值作为参考值BOOST_REF的第一参考值。控制器30将第一参考值发送给比较器20。电流采样电路10采集Boost电路的电感上的电流iL发送比较器20。比较器20在将采样电流iL与第一参考值的进行比较，并将比较结果BOOST_OCP发送给控制器30。比较结果BOOST_OCP表示采样电流iL与第一参考值的大小关系。当比较器20发送给控制器30的比较结果BOOST_OCP表示为采样电流不小于第一参考值时，控制器30控制第一开关功率元件Q关闭，进而关闭Boost电路的电压输出。
例如，电压采样电路11对光伏逆变器的光伏阵列电压Vpv采样，以获得采样电压PV为500V。控制器30依据如图6所示的采样电压PV与一参考数据VREF的对应关系获取到参考值是0.85，并将该参考值0.85作为参考值BOOST_REF的第一参考值发送给比较器20。电流采样电路10采集Boost电路的电感上的采样电流iL发送比较器20。比较器20在将采样电流iL与0.85进行比较，比较结果BOOST_OCP表示是采样电流iL不小于0.85，则控制器30控制第一开关功率元件Q关闭，以停止Boost电路的电压输出。其中，比较结果BOOST_OCP表示采样电流iL与第一参考值的大小关系，比较结果BOOST_OCP具体可以是一个电信号，如果是高电平信号就表示采样电流iL不小于第一参考值，如果是低电平信号就表示采样电流iL小于第一参考值。
进一步，参考值BOOST_REF还包括第二参考值，第一参考值不小于第二参考值。当控制器30控制第一开关功率元件Q关闭后，电流采样电路10持续采集Boost电路的电感上的电流iL发送给比较器20。比较器20在将获取的采样电流iL与第二参考值进行比较，并将比较结果BOOST_OCP发送给控制器30。如果比较结果BOOST_OCP表示的是采样电流iL不小于第二参考值，则控制器30控制第一开关功率元件Q打开，以恢复Boost电路的电压输出。
例如，如图7所示，为一种实施例的Boost电路的电感上的电流限制时序图。图中PWMBoost表示控制第一开关功率元件Q的工作状态的控制信号时序图(高电平电信号是表示控制第一开关功率元件Q打开、低电平电信号是表示控制第一开关功率元件Q关闭)，BoostPWM表示第一开关功率元件Q的实际工作状态时序图(高电平表示打开状态，低电平表示关闭状态)，电流线表示采集的Boost电路的电感上的电流iL，Boost_OC表示的是比较器20发送给控制器30的比较结果BOOST_OCP的电信号(高电平表示采样电流iL小于参考值BOOST_REF，低电平表示采样电流iL不小于参考值BOOST_REF)，OCP参考点是参考值BOOST_REF的第一参考值，OCP恢复点是参考值BOOST_REF的第二参考值。其中，在t1时刻之前，Boost电路的采样电流iL小于第一参考值，比较结果BOOST_OCP的电信号是高电平，第一开关功率元件Q的受正常工作控制信号PWMBoost控制正常工作。在t1至t2时间段，Boost电路的采样电流iL不小于第一参考值，比较结果BOOST_OCP的电信号由高电平变为低电平，控制器30控制第一开关功率元件Q开始关闭。在t2至t3时间段，Boost电路的采样电流iL不小于第二参考值，比较结果BOOST_OCP的电信号是保持低电平，控制器30控制第一开关功率元件Q保持关闭状态。在t3至t4时间段，Boost电路的采样电流iL小于第二参考值，比较结果BOOST_OCP的电信号由低电平变为高电平，第一开关功率元件Q受正常工作控制信号PWMBoost控制恢复正常的状态工作。
下面以对逆变电路的功率开关管控制为例，表述本申请公开的电压法过流保护的具体实施过程。请参考图8，为一种实施例的逆变电路的电路示意图，包括第二功率开关管Q1、第三功率开关管Q2、第四功率开关管Q3、第五功率开关管Q4、输出电感L、输出电容C、第一母线电容C1和第二母线电容C2。第二功率开关管Q1的发射极与第五功率开关管Q4的集电极连接，作为逆变电路的输出端。输出电感L和输出电容串联在逆变电路的输出端与地之间，其中输出电容在接地一侧。第二功率开关管Q1的集电极与第一母线电容C1的第一端连接，作为母线正电压的输入端，用于母线正电压的输入。第五功率开关管Q4的发射极与第二母线电容C2的第二端连接，作为母线负电压的输入端，用于母线负电压的输入。第三功率开关管Q2的发射极与第四功率开关管Q3的发射极连接。第四功率开关管Q3的集电极与逆变电路的输出端连接。第三功率开关管Q2的发射极与第一母线电容C1的第二端连接和第二母线电容C2的第一端连接并接地。控制器30可控制第二功率开关管Q1、第三功率开关管Q2、第四功率开关管Q3和第五功率开关管Q4的开关状态。
电压采样电路12对光伏逆变器的母线电压采样以获得采样电压PV。如图6所示，为一种实施例的采样电压PV与一参考数据VREF对应关系曲线，即采样电压和参考值的映射表。采样电压PV与一参考数据VREF是一一对应关系。控制器30依据如图6所示的采样电压PV与一参考数据VREF的对应关系获取参考值，并将给参考值作为参考值INV_REF的第三参考值。控制器30将第三参考值发送给比较器20。电流采样电路10采集逆变电路的输出电感L的电流iL发送比较器20。比较器20在将采样电流iL与第三参考值的进行比较，并将比较结果INV_OCP发送给控制器30。比较结果INV_OCP表示采样电流iL与第三参考值的大小关系。比较结果INV_OCP具体可以是一个电信号，比如是高电平信号就表示采样电流iL不小于第一参考值，如果是低电平信号就表示采样电流iL小于第三参考值。控制器30依据比较结果控制逆变电路中各个开关功率元件的开关状态。
例如，电压采样电路12对光伏逆变器的母线的电压采样，以获得采样电压PV为500V。控制器30依据如图6所示的采样电压PV与一参考数据VREF的对应关系获取到参考值是0.85，并将该参考值0.85作为参考值BOOST_REF的第三参考值发送给比较器20。电流采样电路10采集逆变电路的输出电感L上的电流iL发送比较器20。比较器20在将采样电流iL与0.85进行比较，比较结果INV_OCP表示是采样电流iL与0.85的大小关系。
当采样电流iL为正且比较器20发送给控制器30的比较结果INV_OCP表示为采样电流iL不小于第三参考值时，控制器30控制第二功率开关管Q1、第四功率开关管Q3和第五功率开关管Q4进入关闭状态。控制器30控制第三功率开关管Q2保持打开状态。进一步，参考值INV_REF还包括第四参考值，第三参考值不小于第四参考值。当控制器30控制第三功率开关管Q2保持打开状态后，电流采样电路10持续采集逆变电路的输出电感L的电流iL发送给比较器20。比较器20在将获取电感L的采样电流iL与第四参考值进行比较，并将比较结果INV_OCP发送给控制器30。如果比较结果INV_OCP表示的是采样电流iL不小于第四参考值，则控制器30控制第二功率开关管Q1、第四功率开关管Q3和第五功率开关管Q4恢复正常的工作状态。控制器30控制第三功率开关管Q2恢复正常的开关状态。例如，如图9所示，为一种实施例的逆变电路的电感的电流为正时限制时序图。图中PWMQ1表示控制第二开关功率元件Q1的工作状态的控制信号时序图(高电平电信号是表示控制第二开关功率元件Q打开、低电平电信号是表示控制第二开关功率元件Q关闭)。PWMQ3表示控制第四开关功率元件Q3的工作状态的控制信号时序图。PWMQ2表示控制第三开关功率元件Q2的工作状态的控制信号时序图。PWMQ4表示控制第五开关功率元件Q4的工作状态的控制信号时序图。Q1PWM表示第二开关功率元件Q1的实际工作状态时序图(高电平表示打开状态，低电平表示关闭状态)，Q3PWM表示第四开关功率元件Q3的实际工作状态时序图，Q2PWM表示第三开关功率元件Q2的实际工作状态时序图，Q4PWM表示第五开关功率元件Q4的实际工作状态时序图。电流为正线表示采集的逆变电路的电感L上的采样电流iL。INV_OC表示的是比较器20发送给控制器30的比较结果INV_OCP的电信号(高电平表示采样电流iL小于参考值INV_REF，低电平表示采样电流iL不小于参考值INV_REF)，OCP参考点是参考值INV_REF的第三参考值，OCP恢复点是参考值INV_REF的第四参考值。其中，在t1时刻之前，逆变电路的电感L上的采样电流iL小于第三参考值，比较结果INV_OCP的电信号是高电平，逆变电路的功率开关管受正常工作控制信号控制正常工作。在t1至t2时间段，逆变电路的采样电流iL不小于第三参考值，比较结果INV_OCP的电信号由高电平变为低电平，控制器30控制第二功率开关管Q1、第四功率开关管Q3和第五功率开关管Q4进入关闭状态。控制器30控制第三功率开关管Q2保持打开状态。在t2至t3时间段，逆变电路的采样电流iL不小于第四参考值，比较结果INV_OCP的电信号是保持低电平，控制器30继续控制第二功率开关管Q1、第四功率开关管Q3和第五功率开关管Q4保持关闭状态。控制器30控制第三功率开关管Q2保持打开状态。在t3-t4时间段，逆变电路的采样电流iL小于第四参考值，比较结果INV_OCP的电信号由低电平变为高电平，逆变电路的功率开关管受正常工作控制信号控制恢复正常工作。
在这个过程中内管第三功率开关管Q2一直开通状态，处于续流状态，同时由于电压变高时过流保护点减小，关断时的电流也较小，关断的时候的电压尖峰也会较小，在外管关断的时候，第一功率开关管Q1和第四功率开关管Q4的电压应力较小。
当电感L上的采样电流iL为负，且比较器20发送给控制器30的比较结果INV_OCP表示为采样电流iL不大于第三参考值时，控制器30控制第二功率开关管Q1、第三功率开关管Q2和第五功率开关管Q4进入关闭状态。控制器30控制第四功率开关管Q3保持打开状态。进一步，参考值INV_REF还包括第五参考值，第三参考值不大于第五参考值。当控制器30控制第五功率开关管Q4和第三功率开关管Q2保持关闭状态后，电流采样电路10持续采集逆变电路的输出电感L上的电流iL发送给比较器20。比较器20在将获取的采样电流iL与第五参考值进行比较，并将比较结果INV_OCP发送给控制器30。如果比较结果INV_OCP表示的是采样电流iL不小于第五参考值，则控制器30控制第二功率开关管Q1、第三功率开关管Q2和第五功率开关管Q4恢复正常的工作状态。控制器30控制第四功率开关管Q3恢复正常的开关状态。例如，如图10所示，为一种实施例的逆变电路的电感上的电流为负时限制时序图。图中PWMQ1表示控制第二开关功率元件Q1的工作状态的控制信号时序图(高电平电信号是表示控制第二开关功率元件Q打开、低电平电信号是表示控制第二开关功率元件Q关闭)。PWMQ3表示控制第四开关功率元件Q3的工作状态的控制信号时序图。PWMQ2表示控制第三开关功率元件Q2的工作状态的控制信号时序图。PWMQ4表示控制第五开关功率元件Q4的工作状态的控制信号时序图。Q1PWM表示第二开关功率元件Q1的实际工作状态时序图(高电平表示打开状态，低电平表示关闭状态)，Q3PWM表示第四开关功率元件Q3的实际工作状态时序图，Q2PWM表示第三开关功率元件Q2的实际工作状态时序图，Q4PWM表示第五开关功率元件Q4的实际工作状态时序图。电流为负线，表示采集的逆变电路的电感L上的采样电流iL。INV_OC表示的是比较器20发送给控制器30的比较结果INV_OCP的电信号(高电平表示采样电流iL大于参考值INV_REF，低电平表示采样电流iL不小于参考值INV_REF)，OCP参考点是参考值INV_REF的第三参考值，OCP恢复点是参考值INV_REF的第五参考值。其中，在t1时刻之前，逆变电路的电感L上的采样电流iL大于第三参考值，比较结果INV_OCP的电信号是高电平，逆变电路的功率开关管受正常工作控制信号控制正常工作。在t1至t2时间段，逆变电路的电感L上的采样电流iL不大于第三参考值，比较结果INV_OCP的电信号由高电平变为低电平，控制器30控制第二功率开关管Q1、第三功率开关管Q2和第五功率开关管Q4进入关闭状态。控制器30控制第四功率开关管Q3保持打开状态。在t2-t3时间段，逆变电路的电感L上的采样电流iL不大于第五参考值，比较结果INV_OCP的电信号是保持低电平，控制器30继续控制第二功率开关管Q1、第三功率开关管Q2和第一功率开关管Q4保持关闭状态。控制器30控制第四功率开关管Q3保持打开状态。在t3至t4时间段，逆变电路的电感L上的采样电流iL大于第五参考值，比较结果INV_OCP的电信号由低电平变为高电平，逆变电路的功率开关管受正常工作控制信号控制恢复正常工作。
在这个过程中内管第四功率开关管Q3一直处于续流状态，同时由于电压变高时过流保护点减小，关断时的电流也较小，关断的时候的电压尖峰也会较小，在外管关断的时候，第一功率开关管Q1和第四功率开关管Q4的有电压应力都会变小。
进一步，本申请实施例中的功率开关管可以是快速晶闸管、林顿功率晶体管(BJT)、可关断晶闸管(GTO)、可关断晶闸管(GTO)、功率晶体管(GTR)、功率场效应晶体管(MOSFET)和/或绝缘栅晶体管(IGBT)等。
在本发明实施例中，为解决光伏逆变器的功率开关管的负载电压会超出电功率开关管的电压应力范围的技术问题，通过自适应调节过流保护点，结合光伏面板的自身特性，具体是在母线电压或者光伏阵列电压输入时减小过流保护点，以此来减小高压下的电压应力问题。
实施例二：
请参考图11，为另一种实施例中的光伏逆变器控制方法流程图，包括：
步骤一，对光伏逆变器的升压斩波电路或逆变电路的电感上的电流进行采样，以获得采样电流。
步骤二，将所述电感上的采样电流与一参考值进行比较，以获取比较结果。
参考值的获得包括：
先通过对光伏逆变器的母线或光伏逆变器的光伏阵列进行电压采样，以获得采样电压。获取的采样电压与一参考数据有一一对应关系，即采样电压和参考值之间的映射表。
依据采样电压与一参考数据的对应关系，获取该采样电压所对应的参考数据，并将该采样电压所对应的参考数据作为参考值。
将获取电感上的采样电流与参考值进行比较，以获取比较结果。比较结果具体可以指电感上的采样电流与参考值的大小关系。
步骤三，依据比较结果控制光伏逆变器上的功率开关管的开关状态。
以图5所示的光伏逆变器的升压斩波电路为例，采样电流是对升压斩波电路的电感上的电流进行采样获得。采样电压是对光伏逆变器的光伏阵列电压进行采样获得。光伏逆变器的升压斩波电路包括第一功率开关管Q，用于控制升压斩波电路的电压输出，即通过控制第一开关功率元件Q的开关状态，可控制升压斩波电路的电压输出。
将对光伏逆变器的光伏阵列电压采样获得的采样电压，依据图6所示的采样电压与一参考数据对应关系曲线获取该采样电压对应的参考数据，并将该参考数据作为第一参考值。
将采样电流与第一参考值进行比较，获取比较结果。获取的比较结果可以是采样电流和第一参考值的大小关系。
当比较结果为采样电流不小于第一参考值时，将第一开关功率元件Q关闭，进而关闭升压斩波电路的电压输出。
还包括第二参考值，第一参考值大于第二参考值；
将第一开关功率元件Q关闭后，继续对电感上的电流进行采样，以获取采样电流。将实时获取的采样电流与第二参考值进行比较，以获得比较结果，比较结果可以是采样电流和第二参考值的大小关系。
当比较结果为采样电流不大于第二参考值时，打开第一开关功率元件Q，进而打开升压斩波电路的电压输出。
以图8所示的逆变电路为例，采样电流是对光伏逆变器的逆变电路的电感上的电流采样获得。采样电压是对光伏逆变器的母线电压进行采样获得。将采样电压依据图6所示的采样电压与一参考数据对应关系曲线获取该采样电压对应的参考数据，并将该参考数据作为第一参考值。将采样电流与第一参考值进行比较，获取比较结果。获取的比较结果可以是采样电流和第一参考值的大小关系。当采样电流为正，且比较结果为采样电流不小于第一参考值时，控制第二功率开关管Q1、第四功率开关管Q3和第五功率开关管Q4保持关闭状态。控制第三功率开关管Q2保持打开状态。参考值还可以包括第二参考值，设定第一参考值大于第二参考值。当比较结果为采样电流不大于第二参考值时，控制第二功率开关管Q1、第四功率开关管Q3和第五功率开关管Q4恢复关闭之前的开关状态；控制第三功率开关管Q2恢复保持打开状态之前的开关状态，以恢复原逆变电路的工作状态。
当采样电流为负，且比较结果为采样电流不大于第三参考值时，控制第二功率开关管Q1、第三功率开关管Q2和第五功率开关管Q4保持关闭状态，控制第四功率开关管Q3保持打开状态。参考值还可以包括第四参考值，设定第四参考值大于第一参考值。当比较结果为采样电流不小于于第四参考值时，控制第二功率开关管Q1、第三功率开关管Q2和第五功率开关管Q4恢复关闭之前的开关状态。控制第三功率开关管Q2恢复保持打开状态之前的开关状态，以恢复原逆变电路的工作状态。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (7)

1.一种光伏逆变器控制系统,其特征在于，包括：
电流采样电路，用于对光伏逆变器的升压斩波电路或逆变电路的电感上的电流进行采样，得到采样电流；
比较器，用于将所述采样电流与一参考值进行比较，以获取比较结果；
控制器，用于依据所述比较结果控制所述光伏逆变器的功率开关管的开关状态；
电压采样电路，用于对所述光伏逆变器的母线或所述光伏逆变器的光伏阵列进行电压采样，得到采样电压；
处理器，用于基于所述采样电压计算所述参考值；
所述处理器根据采样电压和参考值的映射表来基于采样电压计算参考值；
所述采样电流是所述电流采样电路对光伏逆变器的升压斩波电路的电感上的电流采样获得；所述采样电压是所述电压采样电路对所述光伏逆变器的光伏阵列进行电压采样获得；
所述光伏逆变器的升压斩波电路包括第一功率开关管（Q），用于控制所述升压斩波电路的电压输出；
所述控制器，用于控制所述第一功率开关管（Q）的开关状态；
当所述比较器发送给所述控制器的所述比较结果为所述采样电流不小于所述参考值时，所述控制器控制所述第一功率开关管（Q）关闭，进而关闭所述升压斩波电路的电压输出。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述参考值包括第一参考值和第二参考值，所述第一参考值大于所述第二参考值；
当所述比较器发送给所述控制器的所述比较结果为所述采样电流不大于所述第二参考值时，所述控制器控制所述第一功率开关管（Q）打开，进而打开所述升压斩波电路的电压输出。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光伏逆变器包括逆变电路，所述逆变电路包括第二功率开关管（Q1）、第三功率开关管（Q2）、第四功率开关管（Q3）、第五功率开关管（Q4）、第一母线电容（C1）和第二母线电容（C2）；
所述第二功率开关管（Q1）的发射极与所述第五功率开关管（Q4）的集电极连接，作为所述逆变电路的输出端，用于输出并网电压；
所述第二功率开关管（Q1）的集电极与第一母线电容（C1）的第一端连接，作为母线正电压的输入端，用于母线正电压的输入；
所述第五功率开关管（Q4）的发射极与第二母线电容（C2）的第二端连接，作为母线负电压的输入端，用于母线负电压的输入；
所述第三功率开关管（Q2）的发射极与所述第四功率开关管（Q3）的发射极连接；
所述第四功率开关管（Q3）的集电极与所述逆变电路的输出端连接；
所述第三功率开关管（Q2）的集电极与第一母线电容（C1）的第二端连接和第二母线电容（C2）的第一端连接并接地线；
所述控制器，用于控制所述第二功率开关管（Q1）、第三功率开关管（Q2）、第四功率开关管（Q3）和第五功率开关管（Q4）的开关状态。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述采样电流是所述电流采样电路对光伏逆变器的逆变电路的电感上的电流采样获得；所述采样电压是所述电压采样电路对所述光伏逆变器的母线进行电压采样获得；所述参考值包括第一参考值和第二参考值，所述第一参考值大于所述第二参考值；
当所述采样电流为正，且所述比较器发送给所述控制器的所述比较结果为所述采样电流不小于所述第一参考值时，所述控制器控制所述第二功率开关管（Q1）、所述第四功率开关管（Q3）和所述第五功率开关管（Q4）保持关闭状态；所述控制器控制所述第三功率开关管（Q2）保持打开状态；
当所述比较器发送给所述控制器的所述比较结果为所述采样电流不大于所述第二参考值时，所述控制器控制所述第二功率开关管（Q1）、所述第四功率开关管（Q3）和所述第五功率开关管（Q4）恢复关闭之前的开关状态；所述控制器控制所述第三功率开关管（Q2）恢复保持打开状态之前的开关状态。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述采样电流是所述电流采样电路对光伏逆变器的逆变电路的电感上的电流采样获得；所述采样电压是所述电压采样电路对所述光伏逆变器的母线进行电压采样获得；所述参考值包括第三参考值和第四参考值，所述第三参考值小于所述第四参考值；
当所述采样电流为负，且所述比较器发送给所述控制器的所述比较结果为所述采样电流不大于所述第三参考值时，所述控制器控制所述第二功率开关管（Q1）、所述第三功率开关管（Q2）和所述第五功率开关管（Q4）保持关闭状态；所述控制器控制所述第四功率开关管（Q3）保持打开状态；
当所述比较器发送给所述控制器的所述比较结果为所述采样电流为不小于所述第四参考值时，所述控制器控制所述第二功率开关管（Q1）、所述第三功率开关管（Q2）和所述第五功率开关管（Q4）恢复关闭之前的开关状态；所述控制器控制所述第三功率开关管（Q2）恢复保持打开状态之前的开关状态。
6.如权利要求1至5任一项所述的系统，其特征在于，所述功率开关管包括快速晶闸管、可关断晶闸管、功率晶体管和绝缘栅晶体管中至少一种。
7.一种光伏逆变器控制方法，其特征在于，用于应用于如权利要求1至5任一项所述的光伏逆变器控制系统，所述光伏逆变器控制方法包括：
对光伏逆变器的升压斩波电路或逆变电路的电感上的电流进行采样，以获得采样电流；
将所述采样电流与一参考值进行比较，以获取比较结果；
依据所述比较结果控制所述光伏逆变器的功率开关管的开关状态。
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TA01 Transfer of patent application right
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Effective date of registration: 20200930

Address after: The second and third floors of building 4, xibianling Jiayu Industrial Zone, Shangwu village, Shiyan street, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant after: SHENZHEN GROWATT NEW ENERGY Co.,Ltd.

Address before: 518000, Guangdong Province, Shenzhen City, Baoan District Shiyan street, Dragon Street community, 28 glorious road, industrial zone office building A East, three floor, B building

Applicant before: SHENZHEN GROWATT NEW ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
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Address after: 518000 floor a401, 4-13, building a, Sino German European Industrial Demonstration Park, Hangcheng Avenue, guxing community, Xixiang street, Bao'an District, Shenzhen, Guangdong

Applicant after: Shenzhen Growatt New Energy Technology Co.,Ltd.

Address before: 518101 2 / F and 3 / F, building 4, xibianling Jiayu Company Industrial Zone, Shangwu village, Shiyan street, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant before: SHENZHEN GROWATT NEW ENERGY Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
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