CN112072696A - 一种不规则电网下直流母线电压的计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光伏逆变器的直流母线电压的计算方法，能够在不规则电网下准确得到光伏逆变器的直流侧母线电压。该方法包括如下步骤：A、获取电网的实时电压值Ugridsamp；B、对实时电压值Ugridsamp进行滤波处理滤除高频信号后，再进行滑动窗口滤波处理，每隔时间T记录一次，连续记录N次，得到N个电压值UgridBuff；C、对N个电压值UgridBuff的大小进行排序，选择最大的两个值，计算这两个值的平均值Ugridavg；D、计算时间T内的波峰因素CF：CF＝Ugridavg/Ugridsamp；重复执行步骤B至D N次，得到N个平均值Ugridavg和N个波峰因素CF；E、计算N个时间T内的电网电压的滑动平均值UgridavgNT和波峰因素CFNT；F、计算光伏逆变器的所述直流母线电压Ubus：Ubus＝UgridavgNT×CFNT×A+ΔU，A为修正系数，ΔU为电压补偿量。

Description

一种不规则电网下直流母线电压的计算方法
技术领域
本发明涉及一种光伏逆变器的直流侧母线电压的计算方法，具体涉及一种不规则电网下光伏逆变器的直流母线电压的计算方法。
背景技术
在光伏逆变器整个系统中，对直流母线电压的精准控制显得十分重要。在直流-直流控制中，对输入光伏电池板的PV曲线有着重要的影响。在直流-交流控制中，母线电压的稳定既能够避免电网侧的能量倒灌，又能够对逆变器本身输出稳定的能量做保障。
通常情况下，计算直流母线电压通过电网电压得到，计算公式如下：
Ubus＝Ugrid*1.414+ΔU
其中，Ubus表示直流母线电压，Ugrid表示电网电压，ΔU一般取30V-50V。即直流母线电压为电网电压的峰值电压加上一个电压补偿量。
但是实际情况中，在偏远的地区或者国家，电网电压会出现不规则或者出现峰值很高的时候，此时获取到的电网电压就会出现较大波动，这样会使得逆变器输入侧boost环路的高频管应力加大，当出现过流时，硬件过流保护可能会减弱或者失效，极有可能出现炸机风险。
因而，在不规则的电网前提下，很难捕获到稳定的电压峰值，通过上式计算出来的母线电压可能很大，母线电压的急剧拉升轻则使得机器拖网工作，重则使得逆变器的芯片设备击穿毁坏。所以在不规则的电网前提下，用通用计算方法显然不可取。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光伏逆变器的直流母线电压的计算方法，其能够在不规则电网下准确得到光伏逆变器的直流侧母线电压。
本发明采用的技术方案如下：
一种不规则电网下直流母线电压的计算方法，包括如下步骤：
A、获取电网的实时电压值Ugridsamp；
B、对所述实时电压值Ugridsamp进行滤波处理滤除高频信号后，再进行滑动窗口滤波处理，每隔时间T记录一次，连续记录N次，得到N个电压值UgridBuff；
C、对N个所述电压值UgridBuff的大小进行排序，选择最大的两个值，计算这两个值的平均值Ugridavg；
D、依据下式(1)计算时间T内的波峰因素CF：
CF＝Ugridavg/Ugridsamp (1)
重复执行步骤B至D N次，得到N个平均值Ugridavg和N个波峰因素CF；
E、计算N个时间T内的电网电压的滑动平均值UgridavgNT和波峰因素CFNT；
F、根据下式(2)计算光伏逆变器的所述直流母线电压：
Ubus＝UgridavgNT×CFNT×A+ΔU (2)
式(2)中，Ubus为直流母线电压，A为修正系数，ΔU为电压补偿量。
其中，
优选地，所述步骤D中，对所述波峰因素CF进行limit限制，将波峰因素CF限制为1.414～1.5。
更优选地，所述limit限制的具体过程如下：若由式(1)计算得到的值大于1.5，则波峰因素CF取1.5；若由式(1)计算得到的值小于1.414，则波峰因素CF取1.414；若由式(1)计算得到的值在1.414～1.5之间，则波峰因素CF取式(1)实际计算的值。
优选地，所述步骤A中，通过信号采样电路采样得到电网电压的AD值，根据采样比计算电网的所述实时电压值Ugridsamp。
优选地，所述步骤B中，通过一阶滤波器对所述实时电压值Ugridsamp进行滤波处理后再输送至滑动窗口。
优选地，所述步骤C中，采用冒泡法选择最大的两个值。
式(2)中的修正系数A在实际工程中需要，若电网电压出现畸变，则需要该系数来修正。优选地，所述步骤F中，式(2)中A＝1.064。
式(2)中的电压补偿量旨在防止母线电压出现消顶失真。因为母线电压会存在纹波，该纹波的大小为15V-30V，因而式(2)中考虑了ΔU，且ΔU超过该纹波电压值，可以有效避免母线电压出现消顶失真。优选地，所述步骤F中，式(2)中ΔU取20～30V。
在一优选且具体的实施例中，所述计算方法具体实施如下：
S101、通过信号采样电路获取电网电压的AD值并输入到光伏逆变器的控制器，控制器根据采样比计算当前的实时电压值Ugridsamp；
S102、将实时电压值Ugridsamp经一阶滤波后送到滑动窗口进行滤波处理，每隔20ms记录一次，连续记录5次，记为UgridBuff；
S103、将UgridBuff的电压值大小进行排序，提取其中最大的两个值，并计算其平均值Ugridavg；
S104、计算波峰因素CF＝Ugridavg/Ugridsamp；
重复步骤S102至S104，得到5个平均值Ugridavg和5个波峰因素CF；
S105、计算100ms的电网电压的滑动平均值Ugridavg100ms和波峰因素CF100ms；
S106、计算直流母线电压Ubus＝Ugridavg100ms×CF100ms×1.064+ΔU。
进一步地，步骤S104中，对波峰因素CF进行limit限制，将CF限制为(1.414-1.5)。
本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
本发明的直流母线电压的计算方法，通过设计滑动窗口滤波和提取波峰因素，能够在不规则电网下准确得的直流侧母线电压。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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为根据本发明实施例的一种计算方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。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。
本实施例提供一种不规则电网下直流母线电压的计算方法，该直流母线电压具体为光伏并网逆变器的直流侧母线电压。该计算方法具体包括如下步骤：
S101、通过信号采样电路获取电网电压的AD值并输入到光伏逆变器的MCU控制器，MCU控制器根据采样比计算当前的实时电压值Ugridsamp；
S102、将实时电压值Ugridsamp经一阶滤波后送到滑动窗口进行滤波处理，每隔20ms记录一次，连续记录5次，记为UgridBuff；其中，软件设计一阶滤波器和5次滑动窗口滤波，将Ugridsamp滤波处理(滤掉其中的高频信号)，然后送到滑动窗口；
S103、将5个UgridBuff的电压值大小进行排序，采用冒泡法，提取其中最大的两个值，并计算其平均值Ugridavg；
S104、计算波峰因素CF＝Ugridavg/Ugridsamp；
重复步骤S102至S104，得到5个平均值Ugridavg和5个波峰因素CF；
S105、计算100ms的电网电压的滑动平均值Ugridavg100ms(上述5个平均值Ugridavg的平均值)和波峰因素CF100ms(上述5个波峰因素CF的平均值)；
S106、计算直流母线电压Ubus＝Ugridavg100ms×CF100ms×1.064+ΔU。
其中，ΔU取20～30V。
在不规则电网下，常规的算法算出来的母线电压不稳定，而且纹波比较大，此时对于逆变控制环的稳定性不高；而本算法通过滑动窗口滤波处理电压和波峰因素的提取，能够保证计算出来的母线电压比较稳定且电压的纹波较小。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种不规则电网下直流母线电压的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、获取电网的实时电压值Ugridsamp；
B、对所述实时电压值Ugridsamp进行滤波处理滤除高频信号后，再进行滑动窗口滤波处理，每隔时间T记录一次，连续记录N次，得到N个电压值UgridBuff；
C、对N个所述电压值UgridBuff的大小进行排序，选择最大的两个值，计算这两个值的平均值Ugridavg；
D、依据下式(1)计算时间T内的波峰因素CF：
CF＝Ugridavg/Ugridsamp (1)
重复执行步骤B至D N次，得到N个平均值Ugridavg和N个波峰因素CF；
E、计算N个时间T内的电网电压的滑动平均值UgridavgNT和波峰因素CFNT；
F、根据下式(2)计算光伏逆变器的所述直流母线电压：
Ubus＝UgridavgNT×CFNT×A+ΔU (2)
式(2)中，Ubus为直流母线电压，A为修正系数，ΔU为电压补偿量。
2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述步骤D中，对所述波峰因素CF进行limit限制，将波峰因素CF限制为1.414～1.5。
3.根据权利要求2所述的计算方法，其特征在于，所述limit限制的具体过程如下：若由式(1)计算得到的值大于1.5，则波峰因素CF取1.5；若由式(1)计算得到的值小于1.414，则波峰因素CF取1.414；若由式(1)计算得到的值在1.414～1.5之间，则波峰因素CF取式(1)实际计算的值。
4.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述步骤A中，通过信号采样电路采样得到电网电压的AD值，根据采样比计算电网的所述实时电压值Ugridsamp。
5.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述步骤B中，通过一阶滤波器对所述实时电压值Ugridsamp进行滤波处理后再输送至滑动窗口。
6.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述步骤C中，采用冒泡法选择最大的两个值。
7.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述步骤F中，式(2)中A＝1.064。
8.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述步骤F中，式(2)中ΔU取20～30V。
9.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述计算方法具体实施如下：
S101、通过信号采样电路获取电网电压的AD值并输入到光伏逆变器的控制器，控制器根据采样比计算当前的实时电压值Ugridsamp；
S102、将实时电压值Ugridsamp经一阶滤波后送到滑动窗口进行滤波处理，每隔20ms记录一次，连续记录5次，记为UgridBuff；
S103、将UgridBuff的电压值大小进行排序，提取其中最大的两个值，并计算其平均值Ugridavg；
S104、计算波峰因素CF＝Ugridavg/Ugridsamp；
重复步骤S102至S104，得到5个平均值Ugridavg和5个波峰因素CF；
S105、计算100ms的电网电压的滑动平均值Ugridavg100ms和波峰因素CF100ms；
S106、计算直流母线电压Ubus＝Ugridavg100ms×CF100ms×1.064+ΔU。
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