CN112737304B - 光伏逆变器的启动控制方法与光伏逆变系统 - Google Patents

光伏逆变器的启动控制方法与光伏逆变系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种光伏逆变器的启动控制方法与光伏逆变系统，通过对光伏组件输出电压的数值大小的监控，可以有效的找到不但能够满足逆变器电路最基础的启动条件，而且能够使DC/DC转换器切换为升压模式的光伏组件输出电压。通过监控直流母线电压值从第一预设电压值变为第二预设电压值所耗费的时间，并在这段时间满足小于光伏组件按最小输出功率向直流母线充电使直流母线电压值从第一预设电压值变为第二预设电压值所耗费的时间的条件下，控制继电器自检并闭合，以及启动DC/AC转换器，从而启动整个光伏逆变器。这种启动控制方法无需外部硬件支持，不但能够使得光伏逆变器的逆变器电路稳定运行，而且继电器不会反复自检，启动过程中无噪音，无能量浪费。

Description

光伏逆变器的启动控制方法与光伏逆变系统
技术领域
本申请涉及光伏逆变器技术领域，特别是涉及一种光伏逆变器的启动控制方法与一种具有光伏逆变器启动控制功能的光伏逆变系统。
背景技术
对于常规的光伏逆变器，在启动过程中，一般让光伏组件先给直流母线充电。待直流母线的电压值达到预设电压值后，再进行继电器的检测，继而闭合继电器完成光伏逆变器的启动。
然而，在这个过程中，如果光伏组件的输出功率不足，那么在继电器自检的过程中，就会导致直流母线的电压值跌落过多，控制器就会判定光伏逆变器工作异常，从而中断光伏逆变器的启动进程。因此，在清晨或者阴天等光伏光照强度不足的场合，会导致光伏组件的输出功率不足，就会导致光伏逆变器启动失败，然后等待一段时间后又重新尝试启动。每次光伏逆变器在启动时，都会进行一次继电器自检，一方面会产生噪音，另一方面还会降低继电器的使用寿命。
传统的光伏逆变器的启动控制方法，一般通过检测光伏组件的输出电压来判断是否满足启动条件。当检测到光伏组件的开路电压达到一个开路电压阈值时，代表该光照强度下的光伏组件的输出功率满足要求，可以启动逆变器。但是一般情况下，光伏组件的开路电压与入射光幅度的对数正相关，与环境温度成负相关。而且在相同的光照条件下，不同的环境温度也会导致开路电压的不同，这就使得开路电压阈值难以设计。
如果开路电压阈值设置过大，就会导致当前光照条件优秀，光伏组件的开路电压明明足以让光伏逆变器启动，但是光伏组件的开路电压迟迟不能达到开路电压阈值，导致光伏逆变器无法启动，白白浪费了能量。如果开路电压阈值设置过小，就会导致光伏逆变器在启动过程中因光伏组件的能量不足，没有满足光伏逆变器的启动条件而失败。根据光伏逆变器安规要求，每次光伏逆变器启动时要进行继电器自检。而光伏逆变器启动失败之后的反复多次重新启动会导致继电器不停地自检，产生噪音并且缩短寿命。
因此，传统的光伏逆变器的启动控制方法，无法准确找到既能够使得光伏逆变器电路稳定运行，继电器不会反复吸合断开，又不会浪费多余能量的启动时机。
发明内容
基于此，有必要针对传统光伏逆变器的启动控制方法无法准确找到既能够使得光伏逆变器电路稳定运行，继电器不会反复吸合断开，又不会浪费多余能量的启动时机的问题，提供一种光伏逆变器的启动控制方法与具有光伏逆变器启动控制功能的光伏逆变系统。
本申请提供一种光伏逆变器的启动控制方法，所述方法包括：
实时获取光伏组件的输出电压，判断光伏组件的输出电压是否大于或等于第一电压阈值；所述第一电压阈值大于逆变器电路的最小MPPT工作电压；
若光伏组件的输出电压大于或等于所述第一电压阈值，则进一步判断光伏组件的输出电压是否小于第二电压阈值；所述第二电压阈值为使DC/DC转换器从升压模式切换为旁路模式的临界电压值；
若光伏组件的输出电压小于所述第二电压阈值，则向DC/DC转换器发送启动信号，启动DC/DC转换器并控制DC/DC转换器切换为升压模式，以使光伏组件通过DC/DC转换器向直流母线充电；
实时监测直流母线的电压值，获取直流母线的电压值从第一预设电压值变为第二预设电压值所耗费的时间，记为电压抬升时间；所述第一预设电压值大于或等于所述第一电压阈值，且小于所述第二电压阈值；所述第二预设电压值大于所述第一电压阈值，且小于所述第二电压阈值；所述第一预设电压值小于所述第二预设电压值；
计算光伏组件按最小输出功率向直流母线充电，使得直流母线的电压值从所述第一预设电压值上升到所述第二预设电压值所耗费的时间，作为第一时间阈值；
判断所述电压抬升时间是否小于或等于所述第一时间阈值；
若所述电压抬升时间小于或等于所述第一时间阈值，则确定光伏组件的输出功率满足整个逆变器电路的启动条件；
控制继电器进入自检流程，并在继电器自检成功后控制继电器吸合；
控制DC/AC转换器启动，以使整个逆变器电路启动完毕。
本申请还提供一种具有光伏逆变器启动控制功能的光伏逆变系统，包括：
光伏组件；
光伏逆变器，一端与所述光伏组件电连接，另一端与所述电网侧电连接；
电网侧，与所述光伏逆变器电连接；
所述光伏逆变器包括：
逆变器电路，分别与所述光伏组件、以及所述电网侧电连接；
控制单元，与所述逆变器电路电连接，用于执行如前述内容提及的光伏逆变器的启动控制方法；所述控制单元包括计时器；
采样单元，分别与所述光伏组件、逆变器电路、以及控制单元电连接，用于采集所述光伏组件的输出电压，以及采集所述逆变器电路中直流母线的电压值；
辅助电源，一端与所述逆变器电路电连接，另一端与所述控制单元电连接；
所述逆变器电路包括：
DC/DC转换器，所述DC/DC转换器的输入端与所述光伏组件电连接；
直流母线，与所述DC/DC转换器的输出端电连接；所述直流母线上设置有直流母线电容；
DC/AC转换器，所述DC/AC转换器的输入端与所述直流母线电连接；
继电器，一端与所述DC/AC转换器的输出端电连接，另一端与所述电网侧电连接。
本申请涉及一种光伏逆变器的启动控制方法与光伏逆变系统，通过对光伏组件输出电压的数值大小的监控，可以有效的找到不但能够满足逆变器电路最基础的启动条件，而且能够使DC/DC转换器切换为升压模式的光伏组件输出电压。通过监控直流母线电压值从第一预设电压值变为第二预设电压值所耗费的时间，并在这段时间满足小于光伏组件按最小输出功率向直流母线充电使直流母线电压值从第一预设电压值变为第二预设电压值所耗费的时间的条件下，控制继电器自检并闭合，以及启动DC/AC转换器，从而启动整个光伏逆变器。这种启动控制方法无需外部硬件支持，不但能够使得光伏逆变器的逆变器电路稳定运行，而且继电器不会反复自检，启动过程中无噪音，无能量浪费，不影响光伏逆变系统中器件或设备的使用寿命。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的光伏逆变器的启动控制方法的流程示意图。
图2为本申请一实施例提供的具有光伏逆变器启动控制功能的光伏逆变器的结构示意图。
图3为光伏组件工作时输出电压和输出功率的关系曲线图。
附图标记：
10-光伏组件；20-光伏逆变器；30-电网侧；210-逆变器电路；
211- DC/DC转换器；212-直流母线；213-直流母线电容；214- DC/AC转换器；
215-继电器；220-控制单元；221-计时器；230-采样单元；240-辅助电源。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供一种光伏逆变器的启动控制方法。需要说明的是，本申请提供的光伏逆变器的启动控制方法的应用于任何型号和品牌的光伏逆变器。
此外，本申请提供的光伏逆变器的启动控制方法不限制其执行主体。可选地，本申请提供的光伏逆变器的启动控制方法的执行主体的可以为一种具有光伏逆变器启动控制功能的光伏逆变系统中的控制单元220。具体地，本申请提供的光伏逆变器的启动控制方法的执行主体的可以为所述控制单元220中的一个或多个处理器。
如图1所示，在本申请的一实施例中，所述光伏逆变器的启动控制方法包括如下S100至S800：
S100，实时获取光伏组件10的输出电压，判断光伏组件10的输出电压是否大于或等于第一电压阈值。所述第一电压阈值大于逆变器电路210的最小MPPT工作电压。
具体地，本申请提供的光伏逆变器的启动控制方法可以应用于图2所示的光伏逆变系统。本步骤中，光伏逆变器20中的控制单元220可以实时获取光伏组件10的输出电压，判断光伏组件10的输出电压是否大于或等于第一电压阈值。这里由于光伏逆变器20未启动，本质上光伏组件10的输出电压等于光伏组件10的开路电压。也即本步骤是判断光伏组件10的开路电压是否大于或等于第一电压阈值。
第一电压阈值大于逆变器电路210的最小MPPT工作电压，这么设置的目的和光伏组件10的工作特性有关。光伏逆变器20在启动前，光伏组件10没有进行工作，处于开路状态，光伏组件10的输出电压会比较高，为光伏组件10的开路电压，如图3所示，此时光伏组件10的状态处于曲线的最右侧的起始点，此时光伏组件10的输出电压为开路电压，但是明显此时输出功率并不是最大输出功率。
当光伏逆变器20启动后，光伏组件10处于工作状态，光伏组件10会自动追踪最大输出功率点，即向曲线中最大输出功率点处攀爬，光伏组件10的输出电压会逐渐降低。例如，当早晨刚刚日出时，开路电压为90V，如果这时候启动，可能向最大输出功率点处攀爬的过程中，光伏组件10的输出电压从90V掉到70V，因此第一电压阈值要设置的比最小MPPT工作电压大，这样才能确保光伏逆变器20启动后追踪到最小MPPT电压时，可以有足够的功率输出到电网侧30。
可选的，所述第一电压阈值的数值，可以设置比逆变器电路210的最小MPPT工作电压大20V至40V。例如，逆变器电路210的MPPT工作范围为70V至550V，那么第一电压阈值可以设置为90V。
S300，若光伏组件10的输出电压大于或等于所述第一电压阈值，则进一步判断光伏组件10的输出电压是否小于第二电压阈值。所述第二电压阈值为使DC/DC转换器211从升压模式切换为旁路模式的临界电压值。
具体地，当光伏组件10的输出电压大于或等于所述第一电压阈值后，本步骤中，控制单元220进一步判断光伏组件10的输出电压是否小于第二电压阈值。
DC/DC转换器211具有旁路模式和升压模式两种工作模式。当光伏组件10的输出电压大于或等于第二电压阈值时，DC/DC转换器211进入旁路模式。此时，DC/DC转换器211中的开关管或二极管（图2中未示出）导通，DC/DC转换器211中的升压功率电路（图2中未示出）关闭。在旁路模式下，DC/DC转换器211不具备升压功能，直流母线212的电压值近似等同于光伏组件10的输出电压。
所述第二电压阈值为使DC/DC转换器211从升压模式切换为旁路模式的临界电压值。可选地，第二电压阈值可以设置为340V。
S510，若光伏组件10的输出电压小于所述第二电压阈值，则向DC/DC转换器211发送启动信号，启动DC/DC转换器211并控制DC/DC转换器211切换为升压模式，以使光伏组件10通过DC/DC转换器211向直流母线212充电。
具体地，当光伏组件10的输出电压大于或等于第一电压阈值，且小于第二电压阈值时，DC/DC转换器211进入升压模式。此时，通过DC/DC转换器211中的BOOST电路（图2中未示出）提供电源使升压功率电路（图2中未示出）导通，而开关管或二极管（图2中未示出）处于未导通状态。升压功率电路就会提供升压功能，使得光伏组件10向直流母线212充电，直流母线212的电压值逐渐升高。
S520，实时监测直流母线212的电压值，获取直流母线212的电压值从第一预设电压值变为第二预设电压值所耗费的时间，记为电压抬升时间。所述第一预设电压值大于或等于所述第一电压阈值，且小于所述第二电压阈值。所述第二预设电压值大于所述第一电压阈值，且小于所述第二电压阈值。所述第一预设电压值小于所述第二预设电压值。
具体地，在光伏组件10向直流母线212充电的过程中，控制单元220实时监测直流母线212的电压值。第一预设电压值和第二预设电压值是在第一电压阈值至第二电压阈值这个电压数值范围内任意选取的两个电压值。需要说明的是，所述第一预设电压值小于所述第二预设电压值。
例如，承接上述列举的例子，如果设定第一电压阈值为100V，第二电压阈值为340V，那么第一预设电压值和第二预设电压值是在100V至340V之间的两个电压值。例如，第一预设电压值可以为150V，第二预设电压值可以为200V。第一预设电压值也可以直接等于第一电压阈值，即等于100V。
本步骤中，控制单元220进一步记录直流母线212的电压值从第一预设电压值抬升至第二预设电压值所耗费的时间，记为电压抬升时间。
S530，计算光伏组件10按最小输出功率向直流母线212充电，使得直流母线212的电压值从所述第一预设电压值上升到所述第二预设电压值所耗费的时间，作为第一时间阈值。
具体地，最小输出功率为光伏组件10的输出功率大于整个光伏逆变器20自身损耗功率时的临界功率值。最小输出功率可以根据光伏组件10的出厂参数，以及逆变器电路210的电路结构参数进行预先计算。如果光伏组件10的输出功率低于最小输出功率，那么表明光伏组件10的输出功率连整个光伏逆变器20自身的功率损耗都无法满足。
S540，判断所述电压抬升时间是否小于或等于所述第一时间阈值。
具体地，单纯依靠S100和S300中光伏组件10的输出电压和第一电压阈值以及第二电压阈值进行比对，来判断能否启动逆变器电路210，是不够准确的。因为光伏组件10不工作的时候不接入逆变器电路210，DC/DC转换器211也没有启动，输出功率虽然是0，但是是有潜在的输出功率的。因此，单纯的用光伏组件10的输出电压进行启动判定，可能导致光伏组件10潜在的输出功率已经很大了才开始启动，白白浪费了光照能量。
因此，S510至S550引入了电压抬升时间和第一时间阈值的比较，这个时候DC/DC转换器211是启动的，虽然逆变器电路210没有启动，但是这样可以判断光伏组件10在向直流母线212充电过程中，光伏组件10的输出功率是否是足够大的。
S550，若所述电压抬升时间小于或等于所述第一时间阈值，则确定光伏组件10的输出功率满足整个逆变器电路210的启动条件。
具体地，若电压抬升时间小于第一时间阈值，表明光伏组件10的输出功率充足，满足整个逆变器电路210的启动条件。
S700，控制继电器215进入自检流程，并在继电器215自检成功后控制继电器215吸合。
具体地，本申请中提及的逆变器启动，实际是指整个逆变器电路210的启动。整个逆变器电路210的启动，实际是要使得DC/AC转换器214启动和继电器215闭合，才能够完成。
本实施例中，还可以设置一个第三预设电压值。第三预设电压值大于直流母线212最小启动电压。对于单相逆变器，直流母线212最小启动电压大于交流电压的峰峰值，对于三相逆变器，直流母线212最小启动电压大于线电压的峰峰值。
在S700中，继电器215在进入自检流程前，可以判断直流母线212的电压值是否大于第三预设电压值。当直流母线212的电压值大于第三预设电压值时，控制单元220控制继电器215进入自检流程。
这是因为继电器215在自检过程中，继电器215会不断吸合断开，这个过程会有较大的能量消耗，因此直流母线212的电压值会有略微的跌落。自检结束后继电器215吸合。设置直流母线212的电压值大于第三预设电压值，可以使得直流母线212的电压值一直维持在直流母线212最小启动电压之上，防止直流母线212在继电器215自检的过程中，直流母线212的电压值跌落的过低导致继电器215自检中断，丛而使得继电器215反复自检导致继电器215寿命损耗。
S800，控制DC/AC转换器214启动，以使整个逆变器电路210启动完毕。
具体地，DC/AC转换器214启动后，整个逆变器电路210启动完毕，也代表整个光伏逆变器20启动完毕。
本实施例中，通过对光伏组件10输出电压的数值大小的监控，可以有效的找到不但能够满足逆变器电路210最基础的启动条件，而且能够满足DC/DC转换器211切换为升压模式的光伏组件10输出电压。通过监控直流母线212电压值从第一预设电压值变为第二预设电压值所耗费的时间，并在这段时间满足小于光伏组件10按最小输出功率向直流母线212充电使直流母线212电压值从第一预设电压值变为第二预设电压值所耗费的时间的条件下，控制继电器215自检并闭合，以及启动DC/AC转换器214，从而启动整个光伏逆变器20。这种启动控制方法无需外部硬件支持，不但能够使得光伏逆变器20的逆变器电路210稳定运行，而且继电器215不会反复自检，启动过程中无噪音，无能量浪费，不影响光伏逆变系统中器件或设备的使用寿命。
在本申请的一实施例中，所述S530包括如下步骤：
S531，依据公式1计算第一时间阈值。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
公式1
其中，T1为所述第一时间阈值。ΔWU为直流母线212的电压值从所述第一预设电压值上升到所述第二预设电压值期间存储的能量。C为直流母线212中直流母线电容213的电容值。U1为所述第一预设电压值。U2为所述第二预设电压值。Pmin为光伏组件10的最小输出功率。所述最小输出功率为光伏组件10的输出功率大于整个光伏逆变器20自身损耗功率时的临界功率值。
具体地，最小输出功率为光伏组件10的输出功率大于整个光伏逆变器20自身损耗功率时的临界功率值。最小输出功率可以根据光伏组件10的出厂参数，以及逆变器电路210的电路结构参数，以及光伏逆变器20中其他设备的结构参数进行预先计算光伏逆变器20的损耗功率，再进行计算。例如光伏逆变器20的损耗功率为20W，最小输出功率可以设置为21W。
只根据光伏组件10的输出电压大小判断光伏逆变器20是否可以启动是不准确的。因为光伏组件10的开路电压与其最大输出功率并不是线性相关的。光伏组件的开路电压随着光照强度的增强先快速增加然后几乎维持不变，并且受温度影响较大。相同光伏组件10的开路电压在不同的光照强度和温度下，其最大输出功率差异很大。此外，即使通过S100光伏组件10的输出电压（此时输出电压等于开路电压）的大小判断，勉强将光伏逆变器20启动，也有可能出现光伏组件10的输出功率较低，光伏逆变器20不仅没有发电运输至电网侧30，还消耗电网侧30的电能维持自身工作的情况。
本实施例中，通过设置第一时间阈值，并判断所述电压抬升时间是否小于或等于所述第一时间阈值，可以有效的防止光伏逆变器20在光伏组件10的输出功率较低时启动，从而防止光伏逆变器20从电网侧30偷电。
在本申请的一实施例中，在所述S100之后，所述方法还包括如下步骤：
S200，若光伏组件10的输出电压小于所述第一电压阈值，则返回所述S100。
具体地，若光伏组件10的输出电压小于所述第一电压阈值，则认为光伏组件10的输出电压（此时为光伏组件10的开路电压）较低，目前的光照条件较差，光照强度不足以使得光伏组件10提供的输出电压满足光伏逆变器20的启动要求。此时需要返回S100继续监控光伏组件10的输出电压，等待光照强度增强后再启动光伏逆变器20。
本实施例中，通过光伏组件10的输出电压和所述第一电压阈值的比对，可以判断光伏组件10的输出电压是否满足逆变器电路210最基础的启动条件，防止光伏逆变器20启动后，光伏组件10的输出电压逐渐下降导致又光伏逆变器20突然启动中断。
在本申请的一实施例中，在所述S300之后，所述方法还包括如下步骤：
S400，若光伏组件10的输出电压大于或等于所述第二电压阈值，则确定光伏组件10的输出电压满足启动整个逆变器电路210的启动条件，执行后续S700。
具体地，当光伏组件10的输出电压大于或等于第二电压阈值时，DC/DC转换器211进入旁路模式。此时，DC/DC转换器211中的开关管或二极管（图2中未示出）导通，DC/DC转换器211中的升压功率电路（图2中未示出）关闭。在旁路模式下，DC/DC转换器211不再具备升压功能，直流母线212的电压值近似等于光伏组件10的输出电压。
此时表明光伏组件10的输出电压过大，大到足够让DC/DC转换器211进入旁路模式。那么此时判定整个逆变器电路210可以直接启动，可以执行后续S700。
首先通过判断光伏组件10的输出电压是否大于或等于第一电压阈值，可以判断光伏组件10的输出电压是否满足逆变器电路210最基础的启动条件。本实施例通过进一步判断光伏组件10的输出电压是否小于第二电压阈值，可以判断光伏组件10输出电压会使得DC/DC转换器211进入升压模式，还是切换为旁路模式。
在本申请的一实施例中，所述S520包括如下S521至S523：
S521，实时监测直流母线212的电压值，当直流母线212的电压值达到所述第一预设电压值时，向计时器221发送计时指令，以控制所述计时器221从零开始计时。
S522，继续监测直流母线212的电压值。
S523，当直流母线212的电压值等于第二预设电压值时，停止计时，获取所述计时器221记录的时间，作为电压抬升时间。
具体地，当然，本申请不限制使用其他记录电压抬升时间的方法，本实施例只是展示了一种可以记录直流母线212的电压值从第一预设电压值抬升至第二预设电压值的方法。
在本申请的一实施例中，在所述S522之后，所述S520还包括如下S524至S526：
S524，当直流母线212的电压值小于所述第二预设电压值时，获取所述计时器221记录的时间，作为当前充电时间。
S525，判断所述当前充电时间是否小于第二时间阈值。所述第二时间阈值设置为大于所述第一时间阈值。
S526，若所述当前充电时间小于所述第二时间阈值，则返回所述S522。
具体地，可以依据公式3计算第二时间阈值。
Figure DEST_PATH_IMAGE002
公式3
其中，T2为所述第二时间阈值。ΔWU为直流母线212的电压值从所述第一预设电压值上升到所述第二预设电压值期间存储的能量。C为直流母线212中直流母线电容213的电容值。U1为所述第一预设电压值。U2为所述第二预设电压值。Pmin为光伏组件10的最小输出功率。所述最小输出功率为光伏组件10的输出功率大于光伏逆变器20的自身损耗功率时的临界功率值。
根据公式3可以看出，公式3和公式1的区别是，公式1分母使用的是Pmin，公式3分母使用的是二分之一的Pmin。可见，第二时间阈值是明显要远大于第一时间阈值的。当然，公式3中的分母也可以使用其他数值的功率，但是要保证分母使用的功率在数值上小于Pmin。
在本申请的一实施例中，所述第一电压阈值具有一个初始数值。在所述S525之后，所述S520还包括如下S527至S529：
S527，若所述当前充电时间大于或等于所述第二时间阈值，则确定光伏组件10的输出功率不满足整个逆变器电路210的启动条件，关闭DC/DC转换器211。
具体地，本实施例引入了超时机制。第二时间阈值代表直流母线212电压值抬升过程的最长允许等待时间。如果电压抬升时间大于或等于第二时间阈值，代表光伏组件10的输出功率过小，充电时间过慢，直流母线212的电压值在很长的时间内都可以无法达到第二预设电压值，整个光伏逆变系统无法如果一致等待直流母线212的电压值到达第二预设电压值的时刻，会浪费时间和监控资源。
若所述当前充电时间大于或等于所述第二时间阈值,这从侧面也体现了光照强度过小，光伏组件10的开路电压过小。此时，控制单元220确定光伏组件10的输出功率不满足整个逆变器电路210的启动条件，关闭DC/DC转换器211，等待光照条件变好后，光照强度上升后，光伏组件10的开路电压更高的时候再尝试启动光伏逆变器20。
S528，在所述第一电压阈值的初始数值的基础上增加预设电压数值。
具体地，此时可以增加第一电压阈值的数值大小。本步骤采取的方式是，逐次增加第一电压阈值的数值大小，每一次在所述第一电压阈值的初始数值的基础上增加预设电压数值后，返回所述S100。
可选的，预设电压数值可以归属于2V至5V的电压数值范围内。例如，第一电压阈值为100V，那么控制单元220在100V的基础上增加2V至5V，后续可以返回S100继续监控，执行整套启动控制方法，观察光伏逆变器20能否启动成功。
S529，依据公式2计算预设等待时间。在所述预设等待时间后，返回所述S100。
Figure DEST_PATH_IMAGE003
公式2
其中，TS为所述预设等待时间。ΔWA为直流母线212的电压值从所述第一电压阈值上升到所述第二电压阈值期间存储的能量。C为直流母线212中直流母线电容213的电容值。A1为所述第一电压阈值。A2为所述第二电压阈值。PAP为辅助电源240的损耗功率。
具体地，本步骤在关闭DC/DC转换器211，增大第一电压阈值的数值之后，在返回S100之前引入了预设等待时间，目的是在DC/DC转换器211关闭后，有足够的时间使得直流母线212的电压值降低至和光伏组件10的开路电压相等的水平，即从第二电压阈值降低回第一电压阈值。这个过程中辅助电源240会产生损耗。可以理解为是将整个光伏逆变系统的状态回复至S100之前的状态。
本实施例中，在当前充电时间大于或等于所述第二时间阈值时，判断光伏组件10的输出功率过低，那么输出电压势必很低，通过增加第一电压阈值的数值大小，以使得步骤返回至光伏组件10的输出电压大小判定流程，即步骤S100，这样使得初始步骤S100中光伏组件10的输出电压判定更为严格，避免后续再次执行S510至S529进行无意义的冗余判定，浪费控制单元220的监控资源，这样可以减少光伏逆变器20无意义的启动尝试。
在本申请的一实施例中，在所述S800之后，所述方法还包括如下S910至S930：
S910，判断所述第一电压阈值的当前数值是否等于所述第一电压阈值的初始数值。
S920，若所述第一电压阈值的当前数值等于所述第一电压阈值的初始数值，则返回S100。
S930，若所述第一电压阈值的当前数值不等于所述第一电压阈值的初始数值，则将所述第一电压阈值的当前数值调整为所述第一电压阈值的初始数值，返回所述S100。
具体地，当S700和S800执行完毕后，整个逆变器电路210启动完毕，本实施例将第一电压阈值的当前数值恢复至初始数值。
本实施例中，由于温度对光伏面板的开路电压影响较大，进而影响启动电压，即第一电压阈值的选择。一方面，本实施例S100中可以选择相比传统光伏逆变器20的启动控制方法更低的第一电压阈值。另一方面，本实施例可以实现控制单元220在发现第一电压阈值设置过低时，可以进行动态增大。同时，在光伏逆变器20启动成功后复位第一电压阈值的数值，防止该值动态增大后不能重新变小。
在本申请的一实施例中，在所述S540之后，所述方法还包括如下S560至S580：
S560，若所述电压抬升时间大于所述第一时间阈值，则确定光伏组件10的输出功率不满足整个逆变器电路210的启动条件，关闭DC/DC转换器211。
S570，依据公式2计算所述预设等待时间。
Figure DEST_PATH_IMAGE004
公式2
其中，TS为所述预设等待时间。ΔWA为直流母线212的电压值从所述第一电压阈值上升到所述第二电压阈值期间存储的能量。C为直流母线212中直流母线电容213的电容值。A1为所述第一电压阈值。A2为所述第二电压阈值。PAP为辅助电源240的损耗功率。
S580，在所述预设等待时间后，返回所述S100。
具体地，本实施例中，电压抬升时间是处于大于所述第一时间阈值，且小于第二时间阈值的范围。此时光伏组件10的输出功率同样不满足整个逆变器电路210的启动条件，关闭DC/DC转换器211。
本实施例中，在关闭DC/DC转换器211后，和S529相同，也引入了预设等待时间，目的也是在DC/DC转换器211关闭后，有足够的时间使得直流母线212的电压值降低至和光伏组件10的开路电压相等的水平，即从第二电压阈值降低回第一电压阈值。这个过程中辅助电源240会产生损耗。可以理解为是将整个光伏逆变系统的状态回复至S100之前的状态。
本申请还提供一种具有光伏逆变器启动控制功能的光伏逆变系统。
如图2所示，在本申请的一实施例中，所述具有光伏逆变器启动控制功能的光伏逆变器包括光伏组件10、光伏逆变器20和电网侧30。所述光伏逆变器20的一端与所述光伏组件10电连接。所述光伏逆变器20的另一端与所述电网侧30电连接。
所述光伏逆变器20包括逆变器电路210、控制单元220、采样单元230和辅助电源240。
所述逆变器电路210与所述光伏组件10电连接。所述逆变器电路210还与所述电网侧30电连接。所述控制单元220与所述逆变器电路210电连接。所述控制单元220用于前述内容提及的光伏逆变器的启动控制方法。所述控制单元220包括计时器221。
所述采样单元230与所述光伏组件10电连接。所述采样单元230还与所述逆变器电路210电连接。所述采样单元230还与所述控制单元220电连接。所述采样单元230用于采集所述光伏组件10的输出电压。所述采样单元230还用于采集所述逆变器电路210中直流母线212的电压值。所述辅助电源240的一端与所述逆变器电路210电连接。所述辅助电源240的另一端与所述控制单元220电连接。
所述逆变器电路210包括DC/DC转换器211、直流母线212、DC/AC转换器214和继电器215。所述DC/DC转换器211的输入端与所述光伏组件10电连接。所述DC/DC转换器211的输出端与所述直流母线212电连接。所述直流母线212上设置有直流母线电容213。所述DC/AC转换器214的输入端与所述直流母线212电连接。所述继电器215的一端与所述DC/AC转换器214的输出端电连接。所述继电器215的另一端与所述电网侧30电连接。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，各方法步骤也并不做执行顺序的限制，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种光伏逆变器的启动控制方法，其特征在于，所述方法包括：
S100，实时获取光伏组件的输出电压，判断光伏组件的输出电压是否大于或等于第一电压阈值；所述第一电压阈值大于逆变器电路的最小MPPT工作电压；
S300，若光伏组件的输出电压大于或等于所述第一电压阈值，则进一步判断光伏组件的输出电压是否小于第二电压阈值；所述第二电压阈值为使DC/DC转换器从升压模式切换为旁路模式的临界电压值；
S510，若光伏组件的输出电压小于所述第二电压阈值，则向DC/DC转换器发送启动信号，启动DC/DC转换器并控制DC/DC转换器切换为升压模式，以使光伏组件通过DC/DC转换器向直流母线充电；
S520，实时监测直流母线的电压值，获取直流母线的电压值从第一预设电压值变为第二预设电压值所耗费的时间，记为电压抬升时间；所述第一预设电压值大于或等于所述第一电压阈值，且小于所述第二电压阈值；所述第二预设电压值大于所述第一电压阈值，且小于所述第二电压阈值；所述第一预设电压值小于所述第二预设电压值；
S530，计算光伏组件按最小输出功率向直流母线充电，使得直流母线的电压值从所述第一预设电压值上升到所述第二预设电压值所耗费的时间，作为第一时间阈值；所述最小输出功率为光伏组件的输出功率大于整个光伏逆变器自身损耗功率时的临界功率值；
S540，判断所述电压抬升时间是否小于或等于所述第一时间阈值；
S550，若所述电压抬升时间小于或等于所述第一时间阈值，则确定光伏组件的输出功率满足整个逆变器电路的启动条件；
S700，控制继电器进入自检流程，并在继电器自检成功后控制继电器吸合；
S800，控制DC/AC转换器启动，以使整个逆变器电路启动完毕。
2.根据权利要求1所述的光伏逆变器的启动控制方法，其特征在于，在所述S100之后，所述方法还包括：
S200，若光伏组件的输出电压小于所述第一电压阈值，则返回所述S100。
3.根据权利要求2所述的光伏逆变器的启动控制方法，其特征在于，在所述S300之后，所述方法还包括：
S400，若光伏组件的输出电压大于或等于所述第二电压阈值，则确定光伏组件的输出电压满足启动整个逆变器电路的启动条件，执行后续S700。
4.根据权利要求3所述的光伏逆变器的启动控制方法，其特征在于，所述S520包括：
S521，实时监测直流母线的电压值，当直流母线的电压值达到所述第一预设电压值时，向计时器发送计时指令，以控制所述计时器从零开始计时；
S522，继续监测直流母线的电压值；
S523，当直流母线的电压值等于第二预设电压值时，停止计时，获取所述计时器记录的时间，作为电压抬升时间。
5.根据权利要求4所述的光伏逆变器的启动控制方法，其特征在于，在所述S522之后，所述S520还包括：
S524，当直流母线的电压小于所述第二预设电压值时，获取所述计时器记录的时间，作为当前充电时间；
S525，判断所述当前充电时间是否小于第二时间阈值；所述第二时间阈值设置为大于所述第一时间阈值；第二时间阈值为直流母线电压值抬升过程的最长允许等待时间；
S526，若所述当前充电时间小于所述第二时间阈值，则返回所述S522。
6.根据权利要求5所述的光伏逆变器的启动控制方法，其特征在于，所述第一电压阈值具有一个初始数值，在所述S525之后，所述S520还包括：
S527，若所述当前充电时间大于或等于所述第二时间阈值，则确定光伏组件的输出功率不满足整个逆变器电路的启动条件，关闭DC/DC转换器；
S528，在所述第一电压阈值的初始数值的基础上增加预设电压数值；
S529，依据公式2计算预设等待时间，在所述预设等待时间后，返回所述S100；
Figure FDA0003065008890000031
其中，TS为所述预设等待时间，ΔWA为直流母线的电压值从所述第一电压阈值上升到所述第二电压阈值期间存储的能量，C为直流母线中直流母线电容的电容值，A1为所述第一电压阈值，A2为所述第二电压阈值，PAP为辅助电源的损耗功率。
7.根据权利要求6所述的光伏逆变器的启动控制方法，其特征在于，在所述S800之后，所述方法还包括：
S910，判断所述第一电压阈值的当前数值是否等于所述第一电压阈值的初始数值；
S920，若所述第一电压阈值的当前数值等于所述第一电压阈值的初始数值，则返回S100；
S930，若所述第一电压阈值的当前数值不等于所述第一电压阈值的初始数值，则将所述第一电压阈值的当前数值调整为所述第一电压阈值初始数值，返回所述S100。
8.根据权利要求7所述的光伏逆变器的启动控制方法，其特征在于，在所述S540之后，所述方法还包括：
S560，若所述电压抬升时间大于所述第一时间阈值，则确定光伏组件的输出功率不满足整个逆变器电路的启动条件，关闭DC/DC转换器；
S570，依据公式2计算所述预设等待时间；
Figure FDA0003065008890000041
其中，TS为所述预设等待时间，ΔWA为直流母线的电压值从所述第一电压阈值上升到所述第二电压阈值期间存储的能量，C为直流母线中直流母线电容的电容值，A1为所述第一电压阈值，A2为所述第二电压阈值，PAP为辅助电源的损耗功率；
S580，在所述预设等待时间后，返回所述S100。
9.一种具有光伏逆变器启动控制功能的光伏逆变系统，其特征在于，包括：
光伏组件；
光伏逆变器，一端与所述光伏组件电连接，另一端与电网侧电连接；
电网侧，与所述光伏逆变器电连接；
所述光伏逆变器包括：
逆变器电路，分别与所述光伏组件、以及所述电网侧电连接；
控制单元，与所述逆变器电路电连接，用于执行权利要求1-8中任意一项所述的光伏逆变器的启动控制方法；所述控制单元包括计时器；
采样单元，分别与所述光伏组件、逆变器电路、以及控制单元电连接，用于采集所述光伏组件的输出电压，以及采集所述逆变器电路中直流母线的电压值；
辅助电源，一端与所述逆变器电路电连接，另一端与所述控制单元电连接；
所述逆变器电路包括：
DC/DC转换器，所述DC/DC转换器的输入端与所述光伏组件电连接；
直流母线，与所述DC/DC转换器的输出端电连接；所述直流母线上设置有直流母线电容；
DC/AC转换器，所述DC/AC转换器的输入端与所述直流母线电连接；
继电器，一端与所述DC/AC转换器的输出端电连接，另一端与所述电网侧电连接。
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