CN112710895B - 一种光伏逆变器开机光照条件检测方法 - Google Patents

一种光伏逆变器开机光照条件检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏逆变器开机光照条件检测方法，采用运动抛物线模型模拟光伏组件电流‑电压曲线，通过采集[0.85Voc,Voc]区间3种工况下光伏组件的电压和电流值，计算光伏组件电流‑电压曲线相关参数；根据得到的相关参数预测0.85Voc电压处的功率，计算开机启动电压处的功率，以及两处不同开环工作条件下的功率，并以得到的几个功率值与设定阈值进行比较，来判断是否满足光伏逆变器开机条件，其中Voc为开路电压。本发明可以消除受逆变器本身参数变化带来的影响,也实现开机功率条件的可设置。

Description

一种光伏逆变器开机光照条件检测方法
技术领域
本发明涉及一种光伏逆变器开机光照条件检测方法，属于光伏逆变技术领域。
背景技术
为了实现对光伏电池板输出能量的充分利用，在弱光照充足条件下光伏逆变器会自启动，进行并网发电或给储能电池充电。同时逆变器需要避免在光照不足条件下频繁启动和关机，对逆变器内部开关器件寿命造成影响。所以，在开机前需要检测光照条件是否符合开机条件，即电池板输出能量大于逆变器空载功率或设定的功率值。
目前逆变器常用的光照检测方法采用DC/DC电路给母线电容充电，如中国专利CN201110104215.4公开的一种适用于带DC/DC的光伏逆变器的开机条件检测方法，或者采用逆变器离网空载损耗判断是否符合条件，往往这种方法受直流母线电容和输出滤波电感参数变化的影响比较大，同时也无法实现开机功率条件的修改和设定。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种光伏逆变器开机光照条件检测方法。它可以消除受逆变器本身参数变化带来的影响,也实现开机功率条件的可设置。
本发明的技术方案：一种光伏逆变器开机光照条件检测方法，其特点是:采用运动抛物线模型模拟光伏组件电流-电压曲线，通过采集[0.85Voc,Voc]区间3种工况下光伏组件的电压和电流值，计算光伏组件电流-电压曲线相关参数；根据得到的相关参数预测0.85Voc电压处的功率，计算开机启动电压处的功率，以及两处不同开环工作条件下的功率，并以得到的几个功率值与设定阈值进行比较，来判断是否满足光伏逆变器开机条件，其中Voc为开路电压。
上述的光伏逆变器开机光照条件检测方法中，其所述运动抛物线模型公式为：
I(V)＝-A×V2+B×V+C
P(V)＝-A×V3+B×V2+C×V
其中，I(V)为输出电流，V为输出电压，P(V)为输出功率，A、B、C为常数。
前述的光伏逆变器开机光照条件检测方法中，所述[0.85Voc,Voc]区间3种工况分别为：
①逆变器不工作时，在开路电压Voc处，光伏组件输出电流即I＝0；
②逆变器开环工作条件1下，光伏组件的电压电流值分别为V1,I1；
③含与②不同的开关频率，开关状态下的逆变器开环工作条件2，光伏组件的电压电流值分别为V2,I2；
将三种工况分别代入公式I(V)＝-A×V2+B×V+C，得到A＝[I2×(V1-VOC)-I1×(V2-VOC)]/[(VOC 2-V2 2)(V1-VOC)-(VOC 2-V1 2)(V2-VOC)]B＝[I2×(VOC 2-V1 2)-I1×(VOC 2-V2 2)]/[(VOC 2-V1 2)(V2-VOC)-(VOC 2-V2 2)(V1-VOC)]C＝A×VOC 2-B×VOC。
前述的光伏逆变器开机光照条件检测方法中，根据相关参数预测0.85Voc电压处的功率为P(0.85Voc)，如果开机启动电压Vs大于0.85Voc,则用P(Vs)替代P(0.85Voc)，计算P(Vs)＝-A×Vs 3+B×Vs 2+C×Vs。启动电压是逆变器的一个规格参数，大于这个电压，逆变器才会启动运行。弱光照条件下如果0.85Voc<Vs，判断P(Vs)更合适(即使P(0.85Voc)>Ps，启动电压的条件不满足，也不会启动运行)。
前述的光伏逆变器开机光照条件检测方法中，判断是否满足光伏逆变器开机条件是，如果P(Vs)或P(0.85Voc)，及P(V1)和(V2)三个功率值其中之一大于逆变器设定的开机功率Ps，则启动逆变器并网运行。如果这三个功率其中之一大于设定值Ps,已经说明光伏组件可输出的最大功率大于Ps，逆变器可以启动并网运行。
与现有技术相比，本发明采用基于光伏电池组件IV曲线的抛物线数学模型的计算方法，来计算和预测光伏组件的输出功率，从而判断组件输出功率是否符合逆变器开机功率条件，消除了受逆变器本身参数变化带来的影响,也实现开机功率条件的可设置。
专利CN201110104215.4公开的采用DC/DC电路给母线电容充电光照检测方法，不适用于大功率单级逆变器(不含DC/DC电路)，适用范围受限，开机功率受母线电容参数偏差导致开机功率出现较大偏差，且电容老化参数衰减后可能导致检测算法失效。
常用的采用逆变器空载损耗来检测光照的方法，让逆变器离网空载运行，判断母线电容电压是否满足要求，从而判断光伏组件功率是否大于空载损耗。该方法判断光伏组件是否大于逆变器空载损耗，逆变器参数变化，空载损耗也随之变化，不能实现开机功率可设置。
本发明提出的方法，弥补常用光照检测方法的不足，消除逆变器器件参数变化带来的影响，可以实现开机功率的可设置，其应用不受限于是否包含DC/DC电路，有更好的适用范围。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种光伏逆变器开机光照条件检测方法。
第一步:
光伏组件最大功率点电压Vm一般在开路电压Voc的0.65-0.85区间，所以，在[0.85Voc,Voc]电流-电压曲线，我们可以用如下抛物线数学表达式表示光伏组件的输出电流和输出功率之间的关系：
I(V)＝-A×V2+B×V+C (1)
P(V)＝-A×V3+B×V2+C×V (2)
第二步：
通过采集[0.85Voc,Voc]区间3种工况组件的电压和电流值，计算相关参数。具体如下
通过逆变器获得三种条件下组件的电压值和输出电流值:
①逆变器不工作时，在开路电压Voc处，电池组件输出电流即I＝0,根据式(1)得到：
-A×VOC 2+B×VOC+C＝0 (3)
②逆变器开环工作条件1(DC/DC电路，DC/AC电路离网工作条件1)下，组件的电压电流值分别为V1,I1，于是有：
-A×V1 2+B×V1+C＝I1 (4)
③逆变器开环工作条件2(DC/DC电路，DC/AC电路离网工作条件2：含不同的开关频率，开关状态)下，组件的电压电流值分别为V2,I2，于是有：
-A×V2 2+B×V2+C＝I2 (5)
通过式(3)、(4)、(5)得到
A＝[I2×(V1-VOC)-I1×(V2-VOC)]/[(VOC 2-V2 2)(V1-VOC)-(VOC 2-V1 2)(V2-VOC)]
B＝[I2×(VOC 2-V1 2)-I1×(VOC 2-V2 2)]/[(VOC 2-V1 2)(V2-VOC)-(VOC 2-V2 2)(V1-VOC)]
C＝A×VOC 2-B×VOC
第三步：功率预测计算，根据式(2)预测0.85Voc电压处的功率P(0.85Voc)＝-A×(0.85Voc)3+B×(0.85Voc)2+C×(0.85Voc)。
如果开机启动电压Vs大于0.85Voc,则用P(Vs)替代P(0.85Voc)。根据式(2)计算的组件输出功率：P(Vs)＝-A×Vs 3+B×Vs 2+C×Vs。
第四步：判断组件输出功率是否满足开机条件。
如果P(Vs)或P(0.85Voc)，P(V1)＝V1*I1,P(V2)＝V2*I2三个功率值其中之一大于逆变器设定的开机功率Ps，则启动逆变器并网运行。

Claims (3)

1.一种光伏逆变器开机光照条件检测方法，其特征在于:采用运动抛物线模型模拟光伏组件电流-电压曲线，通过采集[0.85Voc,Voc]区间3种工况下光伏组件的电压和电流值，计算光伏组件电流-电压曲线相关参数；根据得到的相关参数预测0.85Voc电压处的功率，计算开机启动电压处的功率，以及两处不同开环工作条件下的功率，并以得到的几个功率值与设定阈值进行比较，来判断是否满足光伏逆变器开机条件，其中Voc为开路电压；所述运动抛物线模型公式为：
I(V)＝-A×V2+B×V+C
P(V)＝-A×V3+B×V2+C×V
其中，I(V)为输出电流，V为输出电压，P(V)为输出功率，A、B、C为常数；
所述[0.85Voc,Voc]区间3种工况分别为：
①逆变器不工作时，在开路电压Voc处，光伏组件输出电流即I＝0；
②逆变器开环工作条件1下，光伏组件的电压电流值分别为V1,I1；
③含与逆变器开环工作条件1不同的开关频率，开关状态下的逆变器开环工作条件2，光伏组件的电压电流值分别为V2,I2；
将三种工况分别代入公式I(V)＝-A×V2+B×V+C，得到A＝[I2×(V1-VOC)-I1×(V2-VOC)]/[(VOC 2-V2 2)(V1-VOC)-(VOC 2-V1 2)(V2-VOC)]B＝[I2×(VOC 2-V1 2)-I1×(VOC 2-V2 2)]/[(VOC 2-V1 2)(V2-VOC)-(VOC 2-V2 2)(V1-VOC)]C＝A×VOC 2-B×VOC；
其中，所述逆变器开环工作条件1和逆变器开环工作条件2均为逆变器DC/DC电路、DC/AC电路离网工作，且逆变器开环工作条件1和逆变器开环工作条件2在逆变器DC/DC电路、DC/AC电路离网工作时含不同的开关频率和开关状态。
2.根据权利要求1所述的光伏逆变器开机光照条件检测方法，其特征在于：根据相关参数预测0.85Voc电压处的功率为P(0.85Voc)，如果开机启动电压Vs大于0.85Voc,则用P(Vs)替代P(0.85Voc)，计算P(Vs)＝-A×Vs 3+B×Vs 2+C×Vs。
3.根据权利要求2所述的光伏逆变器开机光照条件检测方法，其特征在于：判断是否满足光伏逆变器开机条件是，如果P(Vs)或P(0.85Voc)，及P(V1)和(V2)三个功率值其中之一大于逆变器设定的开机功率Ps，则启动逆变器并网运行。
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