CN110266187A - 一种dc/dc变换电路控制方法、装置和光伏逆变器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种DC/DC变换电路控制方法、装置和光伏逆变器。该方法适用于具有多路MPPT输入的光伏逆变器中的每一路DC/DC变换电路，包括：在所有DC/DC变换电路输出功率之和未达到逆变电路功率限制值时，获取本路DC/DC变换电路内部功率开关管的晶圆结温；确定该晶圆结温所在区间对应的功率限制值；预先将晶圆结温的变化范围划分成多个区间，每个区间分配一个功率限制值，区间数值越大对应的功率限制值越高；控制本路DC/DC变换电路在不超过当前确定的功率限制值的情况下进行MPPT控制。本申请避免了所有DC/DC输出功率之和未达到逆变电路功率限制值时，个别DC/DC提前限功率而导致发电量损失的情况。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种DC/DC变换电路控制方法、装置和光伏逆变器。
背景技术
图1示出了一种具有多路MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)输入的光伏逆变器，其采用两级结构：前级为多路DC/DC变换电路(例如boost电路)，后级为逆变电路；每路DC/DC变换电路的输入端单独接入若干个光伏电池板，所有DC/DC变换电路的输出端并联接入该逆变电路。
在上述光伏逆变器中，每路DC/DC变换电路独立进行MPPT控制，以实现本身接入的光伏电池板输出功率的最大化。同时为了保证所有DC/DC变换电路输出功率之和不超出该逆变电路的功率限制值，现有技术预置了一个固定值作为每路DC/DC变换电路的功率限制值。
但是，由于不同光伏电池板的朝向、位置、遮挡情况可能不一样，而且每路DC/DC变换电路本身接入的光伏电池板块数也可能不一样，这都可能导致每路DC/DC变换电路的输出功率不一样，那么，就有可能出现所有DC/DC变换电路输出功率之和还未达到该逆变电路的功率限制值时，其中个别DC/DC变换电路却早已开始限功率运行的情况，造成发电量损失。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种DC/DC变换电路控制方法、装置和光伏逆变器，以避免出现所有DC/DC变换电路输出功率之和还未达到逆变电路的功率限制值时，其中个别DC/DC变换电路却提前限功率而导致发电量损失的情况。
一种DC/DC变换电路控制方法，适用于具有多路MPPT输入的光伏逆变器中的每一路DC/DC变换电路，所述DC/DC变换电路控制方法包括：
在所有DC/DC变换电路输出功率之和未达到后级的逆变电路的功率限制值的情况下，实时获取本路DC/DC变换电路内部功率开关管的晶圆结温；
确定与所述晶圆结温所在区间唯一对应的功率限制值；其中，预先将所述晶圆结温的变化范围划分成多个区间，并为每个区间分配一个功率限制值，区间数值越大，对应的功率限制值越高；
控制本路DC/DC变换电路在保证输出功率不超过当前确定的功率限制值的情况下进行MPPT控制。
可选的，所述实时获取本路DC/DC变换电路内部功率开关管的晶圆结温，包括：
利用本路DC/DC变换电路内部功率开关管的NTC温度来估算晶圆结温。
可选的，所述实时获取本路DC/DC变换电路内部功率开关管的晶圆结温，包括：
利用本路DC/DC变换电路内部功率开关管的导通压降来估算晶圆结温。
可选的，所述控制本路DC/DC变换电路在保证最大输出功率不超过当前确定的功率限制值的情况下进行MPPT控制，包括：
判断本路DC/DC变换电路的输出功率是否达到当前确定的功率限制值，若否，对本路DC/DC变换电路进行MPPT控制；若是，限定本路DC/DC变换电路输出功率为当前确定的功率限制值。
一种DC/DC变换电路控制装置，适用于具有多路MPPT输入的光伏逆变器中的每一路DC/DC变换电路，所述DC/DC变换电路控制装置包括：
结温获取单元，用于在所有DC/DC变换电路输出功率之和未达到后级的逆变电路的功率限制值的情况下，实时获取本路DC/DC变换电路内部功率开关管的晶圆结温；
限值确定单元，用于确定与所述晶圆结温所在区间唯一对应的功率限制值；其中，预先将所述晶圆结温的变化范围划分成多个区间，并为每个区间分配一个功率限制值，区间数值越大，对应的功率限制值越高；
运行控制单元，用于控制本路DC/DC变换电路在保证输出功率不超过当前确定的功率限制值的情况下进行MPPT控制。
可选的，所述结温获取单元具体用于利用本路DC/DC变换电路内部功率开关管的NTC温度和本路DC/DC变换电路的实时功率来估算晶圆结温。
可选的，所述结温获取单元具体用于利用本路DC/DC变换电路内部功率开关管的导通压降来估算晶圆结温。
可选的，所述运行控制单元具体包括：
判断单元，用于判断本路DC/DC变换电路的输出功率是否达到当前确定的功率限制值；
MPPT控制单元，用于在所述判断单元判断得到本路DC/DC变换电路的输出功率未达到当前确定的功率限制值时，对本路DC/DC变换电路进行MPPT控制；
限功率单元，用于在所述判断单元判断得到本路DC/DC变换电路的输出功率达到当前确定的功率限制值时，限定本路DC/DC变换电路输出功率为当前确定的功率限制值。
一种具有多路MPPT输入的光伏逆变器，包括主电路和控制电路；所述主电路采用两级结构，前级为多路DC/DC变换电路，后级为逆变电路；每路DC/DC变换电路的输入端单独接入若干个光伏电池板，所有DC/DC变换电路的输出端并联接入该逆变电路，其中：
所述控制电路包括如上述公开的任一种DC/DC变换电路控制装置。
可选的，所述DC/DC变换电路为boost电路、buck电路或boost-buck电路。
从上述的技术方案可以看出，本发明在DC/DC变换电路内部功率开关管的晶圆结温处于不同区间段时，为本路DC/DC变换电路分配不同的功率限制值，晶圆结温每上升一个区间段，就将本路DC/DC变换电路的功率限制值提高一个台阶，从而避免采用一个较低的、大小固定的功率限制值时，出现所有DC/DC变换电路输出功率之和未达到该逆变电路的功率限制值时，本路DC/DC变换电路却已限功率运行的情况，从而减少了发电量损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术公开的一种具有多路MPPT输入的光伏逆变器结构示意图；
图2为本发明实施例公开的一种DC/DC变换电路控制方法流程图；
图3为本发明实施例公开的又一种DC/DC变换电路控制方法流程图；
图4为本发明实施例公开的一种DC/DC变换电路控制装置结构示意图；
图5为本发明实施例公开的又一种DC/DC变换电路控制装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图2，本发明实施例公开了一种DC/DC变换电路控制方法，适用于如图1所示具有多路MPPT输入的光伏逆变器中的每一路DC/DC变换电路，各路DC/DC变换电路独立运行，所述DC/DC变换电路控制方法具体包括：
步骤S01：在所有DC/DC变换电路输出功率之和未达到后级的逆变电路的功率限制值的情况下，实时获取本路DC/DC变换电路内部功率开关管的晶圆结温。
具体的，DC/DC变换电路是通过控制内部功率开关管的导通与截止来实现功率变换的。所述功率开关管上流过的电流增大时，功率开关管的晶圆结温会相对环境温度产生一定温升，在保证晶圆结温不超过晶圆最大允许结温的情况下，可以适当提高功率开关管上流过的电流。也即是，如果检测到晶圆结温低于晶圆最大允许结温，就说明本路DC/DC变换电路的输出功率还有提升空间。
需要说明的是，晶圆结温无法直接测量得到，一般是利用置于功率开关管内部或壳体上的NTC(Negative Temperature CoeffiCient，负温度系数)温度传感器的测量值再综合本路DC/DC变换电路的实时功率估算得到。另外，由于功率开关管的材料特性决定了，当其导通时，其两端压降与晶圆结温有一定的非线性关系，其两端压降越大，晶圆结温就越高，因此也可以采用本路DC/DC变换电路内部功率开关管的导通压降来估算晶圆结温。
步骤S02：确定与所述晶圆结温所在区间唯一对应的功率限制值；其中，预先将所述晶圆结温的变化范围划分成多个区间，并为每个区间分配一个功率限制值，区间数值越大，对应的功率限制值越高。
步骤S03：控制本路DC/DC变换电路在保证输出功率不超过当前确定的功率限制值的情况下进行MPPT控制；之后，返回步骤S01重复所有步骤。
具体的，本发明实施例在DC/DC变换电路内部功率开关管的晶圆结温处于不同区间段时，为本路DC/DC变换电路分配不同的功率限制值，晶圆结温每上升一个区间段，就将本路DC/DC变换电路的功率限制值提高一个台阶，从而避免采用一个较低的、大小固定的功率限制值时，出现所有DC/DC变换电路输出功率之和未达到该逆变电路的功率限制值时，本路DC/DC变换电路却已限功率运行的情况，减少了发电量损失。
举个例子，假设本路DC/DC变换电路内部功率开关管的晶圆结温的变化范围为T1～T4，则可以将该变化范围划分成[T1，T2)、[T2～T3)、[T3～T4)三个区间，T1＜T2＜T3＜T4，[T1，T2)区间对应一个功率限制值P1th，[T2～T3)区间对应一个功率限制值P2th，[T3～T4)区间对应一个功率限制值P3th，P1th＜P2th＜P3th。如果本路DC/DC变换电路内部功率开关管当前的晶圆结温为介于[T1，T2)中的某一值，则将本路DC/DC变换电路当前功率限制值设为P1th。如果工作一段时间后，本路DC/DC变换电路内部功率开关管的晶圆结温升至T2，则相应的将本路DC/DC变换电路当前功率限制值提高至P2th。
这里需要说明的是，针对所述光伏逆变器内不同的DC/DC变换电路，其内部功率开关管的晶圆结温区间段的划分以及功率限制值的取值都可能不同，这需要综合本路DC/DC变换电路内外部环境(例如本路DC/DC变换电路内部晶圆规格、本路DC/DC变换电路本身接入的光伏电池板功率总和、本路DC/DC变换电路在散热器上的位置环境)来设置。
可选的，所述控制本路DC/DC变换电路在保证输出功率不超过当前确定的功率限制值的情况下进行MPPT控制，具体包括：判断本路DC/DC变换电路的输出功率是否达到当前确定的功率限制值，若否，对本路DC/DC变换电路进行MPPT控制；若是，限定本路DC/DC变换电路输出功率为当前确定的功率限制值。对应的DC/DC变换电路控制方法如图3所示，包括：
步骤S11：在所有DC/DC变换电路输出功率之和未达到后级的逆变电路的功率限制值的情况下，实时获取本路DC/DC变换电路的晶圆结温。
步骤S12：确定与所述晶圆结温所在区间唯一对应的功率限制值；其中，预先将所述晶圆结温的变化范围划分成多个区间，并为每个区间分配一个功率限制值，区间数值越大，对应的功率限制值越高。
步骤S13：判断本路DC/DC变换电路的输出功率是否达到当前确定的功率限制值，若否，进入步骤S14，若是，进入步骤S15；
步骤S14：对本路DC/DC变换电路进行MPPT控制，并返回步骤S11；
步骤S15：限定本路DC/DC变换电路输出功率为当前确定的功率限制值，并返回步骤S11。
与上述方法实施例相对应的，本发明实施例还公开了一种DC/DC变换电路控制装置，适用于具有多路MPPT输入的光伏逆变器中的每一路DC/DC变换电路，如图4所示，所述DC/DC变换电路控制装置包括：
结温获取单元100，用于在所有DC/DC变换电路输出功率之和未达到后级的逆变电路的功率限制值的情况下，实时获取本路DC/DC变换电路内部功率开关管的晶圆结温；
限值确定单元200，用于确定与所述晶圆结温所在区间唯一对应的功率限制值；其中，预先将所述晶圆结温的变化范围划分成多个区间，并为每个区间分配一个功率限制值，区间数值越大，对应的功率限制值越高；
运行控制单元300，用于控制本路DC/DC变换电路在保证输出功率不超过当前确定的功率限制值的情况下进行MPPT控制。
可选的，结温获取单元100具体用于利用本路DC/DC变换电路内部功率开关管的NTC温度来估算晶圆结温。
可选的，结温获取单元100具体用于利用本路DC/DC变换电路内部功率开关管的导通压降来估算晶圆结温。
可选的，如图5所示，运行控制单元300具体包括：
判断单元301，用于判断本路DC/DC变换电路的输出功率是否达到当前确定的功率限制值；
MPPT控制单元302，用于在判断单元301判断得到本路DC/DC变换电路的输出功率未达到当前确定的功率限制值时，对本路DC/DC变换电路进行MPPT控制；
限功率单元303，用于在判断单元301判断得到本路DC/DC变换电路的输出功率达到当前确定的功率限制值时，限定本路DC/DC变换电路输出功率为当前确定的功率限制值。
此外，本发明实施例还公开了一种具有多路MPPT输入的光伏逆变器，其主电路采用两级结构：前级为多路DC/DC变换电路，后级为逆变电路；每路DC/DC变换电路的输入端单独接入若干个光伏电池板，所有DC/DC变换电路的输出端并联接入该逆变电路。所述光伏逆变器的控制电路包括：如上述公开的任一种DC/DC变换电路控制装置。
可选的，所述DC/DC变换电路例如可以为boost电路、buck电路或boost-buck电路等，但并不局限。
综上所述，本申请在DC/DC变换电路内部功率开关管的晶圆结温处于不同区间段时，为本路DC/DC变换电路分配不同的功率限制值，晶圆结温每上升一个区间段，就将本路DC/DC变换电路的功率限制值提高一个台阶，从而避免采用一个较低的、大小固定的功率限制值时，出现所有DC/DC变换电路输出功率之和未达到该逆变电路的功率限制值时，本路DC/DC变换电路却已限功率运行的情况，从而减少了发电量损失。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对于系统实施例而言，由于其基本相应于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种DC/DC变换电路控制方法，其特征在于，适用于具有多路MPPT输入的光伏逆变器中的每一路DC/DC变换电路，所述DC/DC变换电路控制方法包括：
在所有DC/DC变换电路输出功率之和未达到后级的逆变电路的功率限制值的情况下，实时获取本路DC/DC变换电路内部功率开关管的晶圆结温；
确定与所述晶圆结温所在区间唯一对应的功率限制值；其中，预先将所述晶圆结温的变化范围划分成多个区间，并为每个区间分配一个功率限制值，区间数值越大，对应的功率限制值越高；
控制本路DC/DC变换电路在保证输出功率不超过当前确定的功率限制值的情况下进行MPPT控制。
2.根据权利要求1所述的DC/DC变换电路控制方法，其特征在于，所述实时获取本路DC/DC变换电路内部功率开关管的晶圆结温，包括：
利用本路DC/DC变换电路内部功率开关管的NTC温度来估算晶圆结温。
3.根据权利要求1所述的DC/DC变换电路控制方法，其特征在于，所述实时获取本路DC/DC变换电路内部功率开关管的晶圆结温，包括：
利用本路DC/DC变换电路内部功率开关管的导通压降来估算晶圆结温。
4.根据权利要求1所述的DC/DC变换电路控制方法，其特征在于，所述控制本路DC/DC变换电路在保证最大输出功率不超过当前确定的功率限制值的情况下进行MPPT控制，包括：
判断本路DC/DC变换电路的输出功率是否达到当前确定的功率限制值，若否，对本路DC/DC变换电路进行MPPT控制；若是，限定本路DC/DC变换电路输出功率为当前确定的功率限制值。
5.一种DC/DC变换电路控制装置，其特征在于，适用于具有多路MPPT输入的光伏逆变器中的每一路DC/DC变换电路，所述DC/DC变换电路控制装置包括：
结温获取单元，用于在所有DC/DC变换电路输出功率之和未达到后级的逆变电路的功率限制值的情况下，实时获取本路DC/DC变换电路内部功率开关管的晶圆结温；
限值确定单元，用于确定与所述晶圆结温所在区间唯一对应的功率限制值；其中，预先将所述晶圆结温的变化范围划分成多个区间，并为每个区间分配一个功率限制值，区间数值越大，对应的功率限制值越高；
运行控制单元，用于控制本路DC/DC变换电路在保证输出功率不超过当前确定的功率限制值的情况下进行MPPT控制。
6.根据权利要求5所述的DC/DC变换电路控制装置，其特征在于，所述结温获取单元具体用于利用本路DC/DC变换电路内部功率开关管的NTC温度和本路DC/DC变换电路的实时功率来估算晶圆结温。
7.根据权利要求5所述的DC/DC变换电路控制装置，其特征在于，所述结温获取单元具体用于利用本路DC/DC变换电路内部功率开关管的导通压降来估算晶圆结温。
8.根据权利要求5所述的DC/DC变换电路控制装置，其特征在于，所述运行控制单元具体包括：
判断单元，用于判断本路DC/DC变换电路的输出功率是否达到当前确定的功率限制值；
MPPT控制单元，用于在所述判断单元判断得到本路DC/DC变换电路的输出功率未达到当前确定的功率限制值时，对本路DC/DC变换电路进行MPPT控制；
限功率单元，用于在所述判断单元判断得到本路DC/DC变换电路的输出功率达到当前确定的功率限制值时，限定本路DC/DC变换电路输出功率为当前确定的功率限制值。
9.一种具有多路MPPT输入的光伏逆变器，包括主电路和控制电路；所述主电路采用两级结构，前级为多路DC/DC变换电路，后级为逆变电路；每路DC/DC变换电路的输入端单独接入若干个光伏电池板，所有DC/DC变换电路的输出端并联接入该逆变电路，其特征在于：
所述控制电路包括如权利要求5-8中任一项所述的DC/DC变换电路控制装置。
10.根据权利要求9所述的具有多路MPPT输入的光伏逆变器，其特征在于，所述DC/DC变换电路为boost电路、buck电路或boost-buck电路。
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