CN113078679B - 多并联逆变电路并网系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种多并联逆变电路并网系统及控制方法,该并网系统包括控制器以及至少两个逆变电路,至少两个逆变电路的输出端并联连接,其中,在需要控制至少两个逆变器并联输出一定的电流时,控制器可以根据并网系统中各个逆变电路的至少一个开关器件的结温,控制并网系统中至少两个逆变电路中各个逆变电路的输出电流,以使至少两个逆变电路中任一个逆变电路的至少一个开关器件的结温与至少两个逆变电路中的任一个逆变电路的至少一个开关器件的结温之间的差值小于或等于差值阈值;基于开关器件的结温灵活分配电流,能够实现并网系统中各个逆变电路的热损耗均衡控制,保障逆变电路的使用寿命,且能够实现并网系统的有功最大能力输出。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电力系统领域,尤其涉及一种多并联逆变电路并网系统及控制方法。
背景技术
逆变电路是新能源并网的接口电路,随着新能源电站容量的增加,并联运行的逆变电路数量大大增加,增加了系统复杂程度。在多并联逆变电路并网系统中,实现最大限度地输送有功功率和保护逆变电路寿命是值得研究的技术问题。
发明内容
本申请提供一种多并联逆变电路并网系统及控制方法,能够实现并网系统中各个逆变电路的热损耗均衡控制,保障逆变电路的使用寿命,且能够实现并网系统的有功最大能力输出。
本申请实施例提供一种多并联逆变电路并网系统,包括控制器以及至少两个逆变电路,至少两个逆变电路包括输入端和输出端,至少两个逆变电路的输出端并联连接,至少两个逆变电路的输入端分别连接直流输入,逆变电路包括至少一个开关器件,其中,控制器,用于根据至少两个逆变电路中各个逆变电路的至少一个开关器件的结温,控制至少两个逆变电路中各个逆变电路的输出电流,以使至少两个逆变电路中任一个逆变电路的至少一个开关器件的结温与至少两个逆变电路中的任一个逆变电路的至少一个开关器件的结温之间的差值小于或等于差值阈值,构成上述差值的开关器件为不同的逆变电路中的开关器件。
在本发明实施例的多并联逆变电路并网系统中,在需要控制至少两个逆变器并联输出一定的电流时控制器可以根据并网系统中各个逆变电路的至少一个开关器件的结温,控制并网系统中至少两个逆变电路中各个逆变电路的输出电流,以使至少两个逆变电路中任一个逆变电路的至少一个开关器件的结温与至少两个逆变电路中的任一个逆变电路的至少一个开关器件的结温之间的差值小于或等于差值阈值;其中,所有的输出电流之和为需要至少两个逆变电路输出的总电流,即总调度电流。基于开关器件结温灵活分配电流,能够实现并网系统中各个逆变电路的热损耗均衡控制,保障逆变电路的使用寿命,且能够实现并网系统的有功最大能力输出。
在一个可能的实施例中,控制器,还用于确定至少两个逆变电路中各个逆变电路的至少一个开关器件的结温;或者,逆变电路,用于确定逆变电路的至少一个开关器件的结温,并将结温发送给控制器。
在本发明实施例中,可以由并网系统中每个逆变电路确定自身的开关器件的结温,再把开关器件的结温传输给控制器进行处理,基于主从控制架构,实现并网系统中各个逆变电路的热损耗均衡控制。也可以由控制器来确定并网系统中每个逆变电路的开关器件的结温,再根据开关器件的结温实现逆变电路的热损耗均衡控制,减少数据传输的环节,确保结温数据的准确度。
在一个可能的实施例中,控制器或逆变电路在确定逆变电路的开关器件的结温方面,具体用于:根据t时刻逆变电路的运行参数以及开关器件参数,确定t+1时刻逆变电路的开关器件的结温,开关器件参数为逆变电路中的开关器件的特性参数。其中,运行参数包括逆变电路的有功电流、无功电流、视在电流、直流母线电压、热阻系数、逆变电路的开关器件的开关频率、调制波、检测温度中的至少一项。
在本发明实施例中,根据t时刻逆变电路的运行参数以及开关器件参数,预测t+1时刻逆变电路的开关器件的结温,以进一步实现根据开关器件的结温控制逆变电路的热损耗均衡。
在一个可能的实施例中,控制器在控制至少两个逆变电路中各个逆变电路的输出电流方面,具体用于:根据至少两个逆变电路中各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、系统的总调度电流控制至少两个逆变电路中每个逆变电路输出第一电流,其中,对于至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一电流小于或等于该逆变电路的最大工作电流;逆变电路的开关器件结温为该逆变电路的至少一个开关器件中任一个开关器件的结温或该逆变电路的至少一个开关器件中结温满足预设条件的开关器件的结温。
在本发明实施例中,系统的总调度电流为并网系统中至少两个逆变电路输出的总电流,该总调度电流信息可以在电流调度指令中携带,控制器在接收到电流调度指令之后,控制器根据至少两个逆变电路中各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度电流控制至少两个逆变电路中每个逆变电路输出第一电流,即为并网系统中的每个逆变电路分配其应该输出的第一电流,使得每个逆变电路输出的第一电流不超过其自身的最大工作电流,减少由于最大能力限制和热降额引起的有功发电量损失,能够实现并网系统的有功最大能力输出,又能实现各个逆变电路的热损耗均衡,降低重载或者过热引起的逆变电路寿命折损。
在一个可能的实施例中,总调度电流为总调度无功电流或总调度有功电流时,控制器在确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一电流方面,具体用于:根据N个逆变电路中各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温确定N个逆变电路中每个逆变电路的电流分配系数,其中,N≥2;根据每个逆变电路的电流分配系数和总调度电流I1确定每个逆变电路的第一电流;确定N个逆变电路中,存在逆变电路的第一电流大于该逆变电路的最大工作电流的n个第一逆变电路时,n为整数,则将n个第一逆变电路中各第一逆变电路的第一电流设置为该第一逆变电路的第一最大工作电流;令N=N-n,I1=I1-a,a为n个第一逆变电路的第一最大工作电流之和,并重复执行上述步骤,直至N个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一电流小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流。
在本发明实施例中,当电流调度指令为无功电流调度指令或有功电流调度指令时,对应地,无功电流调度指令中携带有总调度无功电流信息,此时的总调度电流为总调度无功电流;而有功电流调度指令中携带有总调度有功电流信息,此时的总调度电流为总调度有功电流。另外,控制器在确定每个逆变电路的第一电流时,首先根据N个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温确定N个逆变电路中每个逆变电路的电流分配系数,以根据电流分配系数和总调度电流I1确定每个逆变电路的第一电流;接着,当确定N个逆变电路中,存在逆变电路的第一电流大于该逆变电路的最大工作电流的n个第一逆变电路时,将该n个第一逆变电路的第一电流置为对应逆变电路的第一最大工作电流,并将剩余总调度电流(即总调度电流减去n个第一逆变电路分配的电流后剩余的电流)重新分配给对N个逆变电路中除了n个第一逆变电路之外的逆变电路,重复上述步骤,直到N个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一电流小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流为止。利用上述方法,既实现逆变电路的电流分配,又能实现逆变电路的热损耗均衡。
在一个可能的实施例中,控制器在确定电流分配系数方面,具体用于:确定第一差值与第二差值之间的比值为逆变电路的电流分配系数,第一差值为预设最大结温和逆变电路的开关器件结温之间的差值,第二差值为第一参数和第二参数之间的差值,第一参数为N和预设最大结温的乘积,第二参数为N个逆变电路的开关器件结温的总和。
在本发明实施例中,确定N个逆变电路各自的电流分配系数时,将逆变电路对应的第一差值和第二差值之间的比值作为该逆变电路的电流分配系数,其中,N个逆变电路中,逆变电路的开关器件结温越大,逆变电路对应的电流分配系数越小,反之,逆变电路的开关器件结温越小,逆变电路对应的电流分配系数越大,这样,可以实现以逆变电路的结温均衡为目标的电流分配。
在一个可能的实施例中,总调度电流包括总调度无功电流和总调度有功电流时,第一电流包括第一无功电流和第一有功电流,控制器在确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一电流方面,具体用于:根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度无功电流确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一无功电流,其中,对于至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一无功电流小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流;以及根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度有功电流确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一有功电流,其中,对于至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一有功电流小于或等于该逆变电路的第二最大工作电流,第二最大工作电流为该逆变电路的第一最大工作电流和该逆变电路已分配的第一无功电流的平方差的平方根。
在本发明实施例中,电流调度指令包括无功电流调度指令和有功电流调度指令时,假设优先响应无功电流调度指令,再响应有功电流调度指令,则在响应无功电流调度指令时,以实现至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一无功电流小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流为目标进行电流分配;而在响应有功电流调度指令时,以实现至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一有功电流小于或等于该逆变电路的第二最大工作电流为目标进行电流分配,其中,第二最大工作电流根据该逆变电路的第一最大工作电流和该逆变电路已分配的第一无功电流确定得到;这样,既能实现逆变电路的电流分配,又能保障各个逆变电路的热损耗均衡。
在一个可能的实施例中,控制器在根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度无功电流确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一无功电流方面,具体用于:根据N个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温确定N个逆变电路中每个逆变电路的电流分配系数,其中,N≥2;根据每个逆变电路的电流分配系数和总调度无功电流I2确定每个逆变电路的第一无功电流;确定N个逆变电路中,存在逆变电路的第一无功电流大于该逆变电路的第一最大工作电流的n个第一逆变电路时,n为整数,则将n个第一逆变电路中各第一逆变电路的第一无功电流设置为该第一逆变电路的第一最大工作电流;令N=N-n,I2=I2-a,a为n个第一逆变电路的第一最大工作电流之和,并重复执行上述步骤,直至N个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一无功电流小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流。
在本发明实施例中,在优先响应无功电流调度指令时,确定每个逆变电路的第一无功电流的方法,与电流调度指令仅为无功电流调度指令或有功电流调度指令时确定每个逆变电路的第一电流的方法相同,不做赘述。
在一个可能的实施例中,控制器在根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度有功电流确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一有功电流方面,具体用于:根据N个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温确定N个逆变电路中每个逆变电路的电流分配系数,其中,N≥2;根据N个逆变电路的电流分配系数和总调度有功电流I3确定N个逆变电路中每个逆变电路的第一有功电流;确定N个逆变电路中,存在逆变电路的第一有功电流大于该逆变电路的第二最大工作电流的m个第二逆变电路时,m为整数,则将m个第二逆变电路中各第二逆变电路的第一有功电流设置为该第二逆变电路的第二最大工作电流,其中,逆变电路的第二最大工作电流根据该逆变电路的第一最大工作电流和该逆变电路的第一无功电流来确定;令N=N-m,I3=I3-b,b为m个第二逆变电路的第二最大工作电流之和,并重复执行上述步骤,直至N个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一有功电流小于或等于该逆变电路的第二最大工作电流。
在本发明实施例中,完成优先响应无功电流调度指令之后,在响应有功电流调度指令时,确定每个逆变电路的第一有功电流的方法,与确定每个逆变电路的第一无功电流的方法相似,不同的是,在逆变电路的第一有功电流大于该逆变电路的第二最大工作电流时,将该逆变电路的第一有功电流置为该第二最大工作电流,其中,逆变电路的第二最大工作电流为该逆变电路的第一最大工作电流和该逆变电路的第一无功电流的平方差的平方根。
在一个可能的实施例中,总调度电流包括总调度无功电流和总调度有功电流时,第一电流包括第一无功电流和第一有功电流,控制器在确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一电流方面,具体用于:根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度有功电流确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一有功电流,其中,对于至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一有功电流小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流;以及根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度无功电流确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一无功电流,其中,对于至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一无功电流小于或等于该逆变电路的第二最大工作电流,第二最大工作电流为该逆变电路的第一最大工作电流和该逆变电路已分配的第一有功电流的平方差的平方根。
在本发明实施例中,电流调度指令包括无功电流调度指令和有功电流调度指令时,也可以是优先响应有功电流调度指令,再响应无功电流调度指令,优先响应有功分配再响应无功分配的方法,与优先响应无功分配再响应有功分配的方法相似,不做赘述。
在一个可能的实施例中,总调度电流包括总调度无功电流和总调度有功电流时,第一电流包括第一无功电流和第一有功电流,控制器在确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一电流方面,具体用于:根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度无功电流确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一无功电流,以及,根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度有功电流确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一有功电流;其中,对于至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一无功电流和第一有功电流的平方和的平方根小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流。
在本发明实施例中,电流调度指令包括无功电流调度指令和有功电流调度指令时,也可以是同时响应有功电流调度指令和无功电流调度指令,确定逆变电路的第一有功电流和第一无功电流的方法,与电流调度指令为无功电流调度指令或有功电流调度指令时确定每个逆变电路的第一电流的方法相似,不同的是,同时响应有功分配和无功分配时,是以至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一无功电流和第一有功电流的平方和的平方根小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流为目标进行的电流分配。
在一个可能的实施例中,控制器为至少两个逆变电路中的任意一个逆变电路。在本发明实施例中,控制器可以采用系统中的至少两个逆变电路中的任意一个逆变电路来实现。
在一个可能的实施例中,系统还包括至少两个直流电源,至少两个直流电源中的每个直流电源为至少一个逆变电路供电。
在一个可能的实施例中,系统还包括与至少两个逆变电路一一对应的至少两个滤波器,滤波器用于对逆变电路的输出电流进行滤波处理。
在本发明实施例中,通过设置交流滤波器,可以滤除电力电子开关器件控制系统产生的谐波,以避免对交流输电系统带来不良影响。其中,交流滤波器可以由电容、电抗和电阻等串并联组成。
对应地,本申请实施例还提供一种控制方法,应用于上述的多并联逆变电路并网系统,方法包括:根据至少两个逆变电路中各个逆变电路的至少一个开关器件的结温,控制至少两个逆变电路中各个逆变电路的输出电流,以使至少两个逆变电路中任一个逆变电路的至少一个开关器件的结温与至少两个逆变电路中的任一个逆变电路的至少一个开关器件的结温之间的差值小于或等于差值阈值,构成上述差值的开关器件为不同的逆变电路中的开关器件。
本发明实施例的控制方法,基于开关器件的结温灵活分配电流,能够实现并网系统中各个逆变电路的热损耗均衡控制,保障逆变电路的使用寿命,且能够实现并网系统的有功最大能力输出。
在一个可能的实施例中,控制方法还包括:根据t时刻逆变电路的运行参数以及开关器件参数,确定t+1时刻逆变电路的开关器件的结温,开关器件参数为逆变电路中的开关器件的特性参数。其中,运行参数包括逆变电路的有功电流、无功电流、视在电流、直流母线电压、热阻系数、逆变电路的开关器件的开关频率、调制波、检测温度中的至少一项。
在一个可能的实施例中,控制至少两个逆变电路中各个逆变电路的输出电流,具体包括以下步骤:根据至少两个逆变电路中各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、系统的总调度电流控制至少两个逆变电路中每个逆变电路输出第一电流,其中,对于至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一电流小于或等于该逆变电路的最大工作电流;逆变电路的开关器件结温为该逆变电路的至少一个开关器件中任一个开关器件的结温或该逆变电路的至少一个开关器件中结温满足预设条件的开关器件的结温。
附图说明
下面对本申请实施例用到的附图进行介绍。
图1是本发明实施例提供的一种控制方法的流程示意图;
图2是本发明实施例提供的一种多并联逆变电路并网系统的结构示意图;
图3a、图3b是本发明实施例提供的一种多并联逆变电路并网系统的电流分配流程示意图;
图4a、图4b是本发明实施例提供的一种开关器件结温的波形图;
图5a、图5b是本发明实施例提供的一种有功功率的波形图;
图6a、图6b是本发明实施例提供的一种无功功率的波形图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行描述。
本申请中,“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B的情况,其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指的这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b,或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。另外,本申请实施例采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如,第一逆变电路和第二逆变电路仅仅是为了区分不同的逆变电路,并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。
需要说明的是,本申请中,“示例性地”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性地”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言,使用“示例性地”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本申请中,逆变电路为一种交直流变换器,其是一种将直流电通过电力电子技术转换为交流电的功率变换器。一般地,逆变电路通过控制自身中的电力电子开关器件(本申请中简称为开关器件)的导通和关断来实现逆变的功能。本申请中的多并联逆变电路是指交流侧并联的逆变电路。
结温(Junction Temperature)是电子设备中半导体的实际工作温度。电力电子开关器件的结温(简称开关器件结温)是电力电子开关器件安全可靠运行的关键指标,因此,在逆变电路的运行过程中,需要保证开关器件结温不超过其最大许用结温。
而由于在交流电中,电流和电压之间有相位差,则根据矢量分析,可以把电流分解成两部分:与电压同相的就是“有功电流”,超前或滞后电压90度的就是“无功电流”。简单地说,电流可以分解为有功分量和无功分量。
现有技术中,在多并联逆变电路并网系统中,实现最大限度地输送有功功率和保护逆变电路寿命是值得研究的技术问题。因此,本申请提出一种多并联逆变电路并网系统,其能够实现并网系统中各个逆变电路的热损耗均衡控制,保障逆变电路的使用寿命,且能够实现并网系统的有功最大能力输出。
下面对多并联逆变电路并网系统进行具体说明,并网系统包括控制器以及至少两个逆变电路,至少两个逆变电路包括输入端和输出端,至少两个逆变电路的输出端并联连接,至少两个逆变电路的输入端分别连接直流输入,逆变电路包括至少一个开关器件;而控制器,用于执行控制方法100,参考图1,图1是本发明实施例提供的一种控制方法的流程示意图;控制方法100包括:
101:获取至少两个逆变电路中各个逆变电路的至少一个开关器件的结温。
具体地,控制器可以通过多种方式获得并网系统中,至少两个逆变电路中各个逆变电路的至少一个开关器件的结温,上述多种方式可以参考以下段落的具体描述,在此不做赘述。其中,当逆变电路包括两个以上的开关器件时,获取两个以上的开关器件中的至少一个开关器件的结温。
102:根据至少两个逆变电路中各个逆变电路的至少一个开关器件的结温,控制至少两个逆变电路中各个逆变电路的输出电流,以使至少两个逆变电路中任一个逆变电路的至少一个开关器件的结温与至少两个逆变电路中的任一个逆变电路的至少一个开关器件的结温之间的差值小于或等于差值阈值,构成上述差值的开关器件为不同的逆变电路中的开关器件。
具体地,在需要控制并网系统中至少两个逆变器并联输出一定大小的电流(即总调度电流)时,控制器可以根据至少两个逆变电路中各个逆变电路的至少一个开关器件的结温,控制至少两个逆变电路中各个逆变电路的输出电流,实现电流调度,并且能使至少两个逆变电路的结温均衡,此处的结温均衡是指开关器件结温均衡,其中,“均衡”应当理解至少两个逆变电路中任一个逆变电路的至少一个开关器件的结温与至少两个逆变电路中任一个逆变电路的至少一个开关器件的结温之间的差值小于或等于差值阈值,差值阈值的具体数值可以根据实际情况进行设置,不做特别限定。更具体地,控制器根据逆变电路的开关器件的结温控制至少两个逆变电路并联输出总调度电流时,是通过根据开关器件的结温确定至少两个逆变电路中各个逆变电路需要响应,即需要输出的电流(即下面出现的“第一电流”),并根据该电流下发电流分配指令给每个逆变电路,以使至少两个逆变电路输出总调度电流,至少两个逆变电路的第一电流之和即为总调度电流。其中,总调度电流信息可以在电流调度指令中携带,控制器在接收到电流调度指令之后,将响应该电流调度指令控制系统中的至少两个逆变电路并联输出总调度电流。
在本发明实施例的多并联逆变电路并网系统中,控制器基于开关器件的结温灵活分配电流,能够实现并网系统中各个逆变电路的热损耗均衡(即结温均衡)控制,既能保障逆变电路的使用寿命,又能实现并网系统的有功最大能力输出。
在一个可能的实施例中,并网系统还包括至少两个直流电源,至少两个直流电源中的每个直流电源为至少一个逆变电路供电。在另一个可能的实施例中,系统还包括与至少两个逆变电路一一对应的至少两个滤波器,滤波器用于对逆变电路的输出电流进行滤波处理,即滤波器为交流滤波器。在本发明实施例中,通过设置交流滤波器,可以滤除电力电子开关器件控制系统产生的谐波,以避免对交流输电系统带来不良影响。其中,交流滤波器可以由电容、电抗和电阻等串并联组成。另外,系统还可以包括变压器,至少两个逆变电路的输出端均与变压器的输入端连接,其中,变压器的数目为一个以上。
下面参考图2,图2是本发明实施例提供的一种多并联逆变电路并网系统的结构示意图;图2示意了一种可能的多并联逆变电路并网系统,其中,并网系统200包括四个逆变电路(分别为逆变电路1、逆变电路2、逆变电路3和逆变电路4)、四个直流电源(如直流电源201和直流电源203)、四个滤波器(分别为滤波器1、滤波器2、滤波器3和滤波器4)和变压器202。每个直流电源对应为一个逆变电路供电,以直流电源201和直流电源203为例,直流电源201为逆变电路1供电,而直流电源203为逆变电路2供电。每一路逆变电路对应设置有一个滤波器,例如,逆变电路1对应滤波器1,而逆变电路2对应滤波器2。另外,变压器202的变比为k,变压器202具有两个一次绕组,其中,逆变电路1和逆变电路3的输出电流经过滤波处理之后并联输入至变压器202的一个一次绕组,而逆变电路2和逆变电路4的输出电流经过滤波处理之后并联输入至变压器202的另一个一次绕组。经过变压器202的电压转换之后并入电网。特别地,假设经过控制器的调度之后,逆变电路1、逆变电路2、逆变电路3和逆变电路4分别需要输出的电流为i1、i2、i3和i4,则经过变压器202的变换处理之后输出的电流为isum,上述电流满足的关系为:isum=(i1+i2+i3+i4)/k。另外,本实施例中,在逆变电路和直流电源之间还设置有直流滤波器,以稳定直流输入电压和实现能量缓冲。
在一个可能的实施例中,控制器,还用于确定至少两个逆变电路中各个逆变电路的至少一个开关器件的结温;或者,逆变电路,用于确定逆变电路的至少一个开关器件的结温,并将结温发送给控制器。
在本发明实施例中,在获取逆变电路的开关器件的结温时,可以由并网系统中的各个逆变电路确定自身的开关器件的结温,逆变电路再把开关器件的结温传输给控制器进行处理,基于主从控制架构,实现并网系统中各个逆变电路的热损耗均衡控制。也可以由控制器来确定并网系统中每个逆变电路的开关器件的结温,再根据开关器件的结温实现逆变电路的热损耗均衡控制,这样可以减少数据传输的环节,确保结温数据的准确度。
在一个可能的实施例中,控制器或逆变电路在确定逆变电路的开关器件的结温方面,具体用于:根据t时刻逆变电路的运行参数以及开关器件参数,确定t+1时刻逆变电路的开关器件的结温,开关器件参数为逆变电路中的开关器件的特性参数(例如开关特性参数等)。其中,运行参数包括逆变电路的有功电流、逆变电路的无功电流、逆变电路的视在电流、逆变电路的直流母线电压、逆变电路的热阻系数、逆变电路的开关器件的开关频率、开关器件的调制波、开关器件的检测温度中的至少一项。
具体地,逆变电路的视在电流等于该逆变电路的有功电流和无功电流的平方和的平方根。开关器件的调制波是指开关器件的调制波形,在确定开关器件的结温的时候,可以根据t时刻对应的调制信号等其他运行参数以及逆变电路的开关器件参数,确定t+1时刻逆变电路的开关器件的结温。而开关器件的检测温度可以采用热敏电阻器来得到。在本发明实施例中,根据t时刻逆变电路的运行参数以及开关器件参数,预测t+1时刻逆变电路的开关器件的结温,以进一步实现根据开关器件的结温控制逆变电路的热损耗均衡,保证开关器件的结温控制在安全范围,以使逆变电路安全可靠运行。进一步具体的,可以由逆变电路采集自身在t时刻的运行参数,并根据该运行参数和其开关器件参数来确定t+1时刻逆变电路的开关器件的结温。另外,也可以通过采集装置来实时采集逆变电路的运行参数,采集装置将运行参数发送给逆变电路或控制器,以使它们根据运行参数和开关器件参数进行结温预测;当由控制器进行结温预测时,采集装置可以为逆变电路。值得注意的是,对于逆变电路中的每个开关器件,可以利用上述方法来确定每个开关器件的结温。
特别指出的是,本发明实施例中,运行参数可以包括逆变电路的有功电流、逆变电路的无功电流、逆变电路的直流母线电压、逆变电路的热阻系数、逆变电路的开关器件的开关频率、开关器件的调制波和开关器件的检测温度为例进行说明,当然,运行参数也可以是包括逆变电路的视在电流、逆变电路的直流母线电压、逆变电路的热阻系数、逆变电路的开关器件的开关频率、开关器件的调制波和开关器件的检测温度;又或者,逆变电路的运行参数可以是其他的可能组成,在本申请中不做特别限定。
进一步地,参考图3a、图3b,图3a、图3b是本发明实施例提供的一种多并联逆变电路并网系统的电流分配流程示意图;图3a中,并网系统中包括N个逆变电路,以逆变电路1为例进行具体说明,以控制器确定逆变电路的开关器件的结温为例,假设逆变电路1中所有的开关器件的开关器件参数相同,逆变电路1采集自身的运行参数传输给控制器201,另外,控制器201可以获得并网系统中每个逆变电路的开关器件的特性参数。这样,控制器201根据逆变电路1在t时刻的运行参数和逆变电路1的开关器件参数,可以预测逆变电路1在t+1时刻的开关器件的结温。对于其他逆变电路,同样可以得到t+1时刻的开关器件的结温。在控制器201接收到电流调度指令之后,根据所有逆变电路在t+1时刻的开关器件的结温,以各个逆变电路的电力电子开关器件结温均衡为目标,确定每个逆变电路需要输出的电流,根据该电流下发电流分配指令给对应的逆变电路。其中,参考图3b,以k时刻为例,在k时刻,各个逆变电路根据控制器在上一拍(k-1时刻)下发的电流分配指令控制有功和/或无功电流输出,即执行电流分配指令iref(k-1)(即在k-1时刻计算的电流分配指令);另外,控制器根据逆变电路当前(k时刻)的运行参数,预测开关器件k+1时刻的开关器件的结温,控制器再根据预测的开关器件的结温确定每个逆变电路下一拍(k+1时刻)的电流分配指令iref(k),进而实现闭环控制。
更进一步地,以控制器确定逆变电路的k+1时刻的开关器件的结温为例,其中,以逆变电路中的一个开关器件为例,以运行参数包括有功电流、无功电流、直流母线电压、热阻系数、开关频率、调制波和检测温度为例;控制器先计算k时刻的开关器件的总损耗Ploss,开关器件的总损耗Ploss包含开通损耗Eon、关断损耗Eoff和导通损耗Econ,其中总损耗Ploss的通用计算公式如下:
Ploss=g(id,iq,Ubus,M,fs,c)
其中,g()为开关器件损耗计算函数,id为有功电流、iq为无功电流、Ubus为直流母线电压、fs为开关频率、M为调制波,c为开关器件参数。
接着,k+1时刻的开关器件的结温可以预测为:
Tj=TNTC+Rj*Ploss
其中,Tj为开关器件的结温,TNTC为开关器件的检测温度、Rj为逆变电路的热阻系数。
特别指出的是,开关器件损耗计算函数表示根据有功电流、无功电流、直流母线电压、开关频率、调制波和开关器件参数可以确定开关器件的损耗,实际上,可以采用如查表法或曲线拟合计算法来确定开关器件的损耗,下面以开通损耗Eon为例,逆变电路实时采集输出电流,根据当前瞬时视在电流i、直流母线电压和开关频率fs,在给开关器件导通信号的时刻,根据开关器件的开通损耗曲线或者开通损耗表格可以查询当前的瞬时开通损耗,并将实时查询的瞬时开通损耗进行积分累加,计算出一个周期的开通损耗Eon。其他损耗的确定方法可以参考开通损耗的确定方法。
在一些可能的实施例中,控制器为至少两个逆变电路中的任意一个逆变电路。在本发明实施例中,控制器可以采用系统中的至少两个逆变电路中的任意一个逆变电路来实现,无需另外设置控制器,可以减少并网系统进行电流分配所需的成本。实际上,每个逆变电路具有一个主控电路(例如处理器或控制器)以控制该逆变电路的逆变过程,或者,两个以上的逆变电路共用一个主控电路。因此,至少两个逆变电路中的至少一个主控电路可以用作上述控制器。
在一个可能的实施例中,控制器在控制至少两个逆变电路中各个逆变电路的输出电流方面,具体用于:根据至少两个逆变电路中各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度电流控制至少两个逆变电路中每个逆变电路输出第一电流,其中,对于至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一电流小于或等于该逆变电路的最大工作电流;逆变电路的开关器件结温为该逆变电路的至少一个开关器件中任一个开关器件的结温或该逆变电路的至少一个开关器件中结温满足预设条件的开关器件的结温。
在本发明实施例中,对于开关器件结温,可以将逆变电路中至少一个开关器件中的任意一个开关器件的结温作为该逆变电路的开关器件结温。而上述预设条件可以为结温最大,即将逆变电路中所有开关器件的结温中的最大值作为该逆变电路的开关器件结温。预设条件可以根据实际情况进行调整,不做特别限定。另外,控制器在接收到电流调度指令之后,控制器根据至少两个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度电流控制至少两个逆变电路中每个逆变电路输出第一电流,即为并网系统中的每个逆变电路分配其应该输出的第一电流,使得每个逆变电路输出的第一电流不超过其自身的最大工作电流,减少由于最大能力限制和热降额引起的有功发电量损失,能够实现并网系统的有功最大能力输出,又能实现各个逆变电路的热损耗均衡,降低重载或者过热引起的逆变电路寿命折损。
在一个可能的实施例中,当电流调度指令为无功电流调度指令或有功电流调度指令时,对应地,无功电流调度指令中携带有总调度无功电流信息,此时的总调度电流为总调度无功电流;而有功电流调度指令中携带有总调度有功电流信息,此时的总调度电流为总调度有功电流。在总调度电流为总调度无功电流或总调度有功电流时,控制器在确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一电流方面,具体用于:
A1:根据N个逆变电路中各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温确定N个逆变电路中每个逆变电路的电流分配系数,其中,N≥2;根据每个逆变电路的电流分配系数和总调度电流I1确定每个逆变电路的第一电流。
具体地,预设最大结温是指开关器件的最大许用结温,预设最大结温的具体数值可以根据实际情况进行设置,不做特别限定。而控制器在确定电流分配系数方面,具体用于:确定第一差值与第二差值之间的比值为逆变电路的电流分配系数,第一差值为预设最大结温和逆变电路的开关器件结温之间的差值,第二差值为第一参数和第二参数之间的差值,第一参数为N和预设最大结温的乘积,第二参数为N个逆变电路的开关器件结温的总和。其中,N个逆变电路中,逆变电路的开关器件结温越大,逆变电路对应的电流分配系数越小;反之,逆变电路的开关器件结温越小,逆变电路对应的电流分配系数越大,这样,可以实现以逆变电路的结温均衡为目标的电流分配。进一步地,根据每个逆变电路的电流分配系数和总调度电流I1确定每个逆变电路的第一电流。
下面以并网系统具有N个逆变电路为例,每个逆变电路的电流分配系数如下:
其中,TjMax为预设最大结温,Tj1为第1台逆变电路的开关器件结温,Tj2为第2台逆变电路的开关器件结温,TjN为第N台逆变电路的开关器件结温,N为多并联逆变电路并网系统中的逆变电路台数,Coef1为第1台逆变电路的电流分配系数,CoefN为第N台逆变电路的电流分配系数。其中,N个电流分配系数满足如下条件:
Coef1+Coef2+…+CoefN=1
而逆变电路的第一电流为:
irefN=CoefN*iref
其中,irefN第N台逆变电路的第一电流,iref为多并联逆变电路并网系统的总调度电流。
A2:确定N个逆变电路中,存在逆变电路的第一电流大于该逆变电路的最大工作电流的n个第一逆变电路时,n为整数,则将n个第一逆变电路中各第一逆变电路的第一电流设置为该第一逆变电路的第一最大工作电流;令N=N-n,I1=I1-a,a为n个第一逆变电路的第一最大工作电流之和,并重复执行上述步骤,直至N个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一电流小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流。
具体地,每个逆变电路具有一个工作电流范围,对应地有一个最小工作电流和一个最大工作电流,该最大工作电流即本申请中的第一最大工作电流。各个逆变电路的第一最大工作电流可以相同,也可以不同。经过步骤A1确定了每个逆变电路的第一电流之后,根据各个逆变电路的第一最大工作电流iMax和对应逆变电路的第一电流irefN进行比较,确定逆变电路的第一电流irefN大于该逆变电路的第一最大工作电流iMax的n个第一逆变电路,并将超过最大能力的逆变电路(即n个第一逆变电路)的第一电流限制在其对应的iMax,并将剩余总调度电流(即总调度电流减去n个第一逆变电路的第一最大工作电流之和后剩余的电流)按照步骤A1的方法重新分配给剩余逆变电路(N个逆变电路中除了n个第一逆变电路之外的逆变电路),直到所有逆变电路电流指令都分配完毕,并使得并网系统中各个逆变电路的第一电流满足:irefN≤iMax。
利用上述方法,既实现逆变电路的有功电流或无功电流分配,又能实现逆变电路的热损耗均衡。
在另一个可能的实施例中,总调度电流包括总调度无功电流和总调度有功电流时,第一电流包括第一无功电流和第一有功电流,即第一无功电流为第一电流的无功分量,第一有功电流为第一电流的有功分量。控制器在确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一电流方面,具体用于:
B1:根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度无功电流确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一无功电流,其中,对于至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一无功电流小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流;以及
B2:根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度有功电流确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一有功电流,其中,对于至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一有功电流小于或等于该逆变电路的第二最大工作电流,第二最大工作电流为该逆变电路的第一最大工作电流和该逆变电路已分配的第一无功电流的平方差的平方根。
在本发明实施例中,电流调度指令包括无功电流调度指令和有功电流调度指令时,假设优先响应无功电流调度指令,再响应有功电流调度指令,则在响应无功电流调度指令时,以实现至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一无功电流小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流为目标进行电流分配;而在响应有功电流调度指令时,以实现至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一有功电流小于或等于该逆变电路的第二最大工作电流为目标进行电流分配,其中,第二最大工作电流根据该逆变电路的第一最大工作电流和该逆变电路已分配的第一无功电流确定得到;此时,逆变电路的第二最大工作电流为该逆变电路的第一最大工作电流iMax和该逆变电路已分配的第一无功电流i1q的平方差的平方根,即这样,既能实现逆变电路的电流分配,又能实现逆变电路的热损耗均衡。
进一步地,控制器在根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度无功电流确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一无功电流方面,具体用于:
根据N个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温确定N个逆变电路中每个逆变电路的电流分配系数,其中,N≥2;根据每个逆变电路的电流分配系数和总调度无功电流I2确定每个逆变电路的第一无功电流;确定N个逆变电路中,存在逆变电路的第一无功电流大于该逆变电路的第一最大工作电流的n个第一逆变电路时,n为整数,则将n个第一逆变电路中各第一逆变电路的第一无功电流设置为该第一逆变电路的第一最大工作电流;令N=N-n,I2=I2-a,a为n个第一逆变电路的第一最大工作电流之和,并重复执行上述步骤,直至N个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一无功电流小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流。
在本发明实施例中,在优先响应无功电流调度指令时,确定每个逆变电路的第一无功电流的方法,与电流调度指令为无功电流调度指令或有功电流调度指令时确定每个逆变电路的第一电流的方法相同,不做赘述。
更进一步地,控制器在根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度有功电流确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一有功电流方面,具体用于:
根据N个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温确定N个逆变电路中每个逆变电路的电流分配系数,其中,N≥2;根据N个逆变电路的电流分配系数和总调度有功电流I3确定N个逆变电路中每个逆变电路的第一有功电流;确定N个逆变电路中,存在逆变电路的第一有功电流大于该逆变电路的第二最大工作电流的m个第二逆变电路时,m为整数,则将m个第二逆变电路中各第二逆变电路的第一有功电流设置为该第二逆变电路的第二最大工作电流,其中,逆变电路的第二最大工作电流为该逆变电路的第一最大工作电流和该逆变电路的第一无功电流的平方差的平方根;令N=N-m,I3=I3-b,b为m个第二逆变电路的第二最大工作电流之和,并重复执行上述步骤,直至N个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一有功电流小于或等于该逆变电路的第二最大工作电流。
在本发明实施例中,完成优先响应无功电流调度指令之后,在响应有功电流调度指令时,确定每个逆变电路的第一有功电流的方法,与确定每个逆变电路的第一无功电流的方法相似,不同的是,在逆变电路的第一有功电流大于该逆变电路的第二最大工作电流时,将该逆变电路的第一有功电流置为该第二最大工作电流。
在又一个可能的实施例中,总调度电流包括总调度无功电流和总调度有功电流时,第一电流包括第一无功电流和第一有功电流,控制器在确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一电流方面,具体用于:
C1:根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度有功电流确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一有功电流,其中,对于至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一有功电流小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流;以及
C2:根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度无功电流确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一无功电流,其中,对于至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一无功电流小于或等于该逆变电路的第二最大工作电流,第二最大工作电流根据该逆变电路的第一最大工作电流和该逆变电路已分配的第一有功电流确定得到,此时,逆变电路的第二最大工作电流为该逆变电路的第一最大工作电流iMax和该逆变电路已分配的第一有功电流i1d的平方差的平方根,即
在本发明实施例中,电流调度指令包括无功电流调度指令和有功电流调度指令时,也可以是优先响应有功电流调度指令,再响应无功电流调度指令,优先响应有功分配再响应无功分配的方法,与优先响应无功分配再响应有功分配的方法相似,不做赘述。
在又一个可能的实施例中,总调度电流包括总调度无功电流和总调度有功电流时,第一电流包括第一无功电流和第一有功电流,控制器在确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一电流方面,具体用于:
D1:根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度无功电流确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一无功电流,以及
D2:根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、总调度有功电流确定至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一有功电流;其中,对于至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一无功电流和第一有功电流的平方和的平方根小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流。
在本发明实施例中,电流调度指令包括无功电流调度指令和有功电流调度指令时,也可以是同时响应有功电流调度指令和无功电流调度指令,确定逆变电路的第一有功电流和第一无功电流的方法,与电流调度指令为无功电流调度指令或有功电流调度指令时确定每个逆变电路的第一电流的方法相似,不同的是,同时响应有功分配和无功分配时,是以至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一无功电流i1q和第一有功电流i1d的平方和的平方根小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流iMax为目标进行的电流分配,即每个逆变电路满足
具体地,在按照上述方法计算电流分配系数之后,可以确定N个逆变电路中各个逆变电路的第一无功电流和第一有功电流;接着,确定N个逆变电路中,满足的x个第三逆变电路,则对于每个第三逆变电路,将对应的第一无功电流和第一有功电流进行同比例下调(下调比例可以根据实际情况进行设置,不做特别限定。),直到第三逆变电路满足/>可以确定每个第三逆变电路下调的第一无功电流和第一有功电流的大小。接着,以总调度有功电流为例,将总调度有功电流与x个第三逆变电路下调的第一有功电流之和的差值,重新分配给N个逆变电路中除x个第三逆变电路之外的逆变电路,重复执行上述步骤直到N个逆变电路中各个逆变电路均满足/>
进一步地,在对第三逆变电路的第一无功电流和第一有功电流进行同比例下调时,可以将第三逆变电路的第一有功电流和第一无功电流分别乘以最大限制系数以更新第三逆变电路的第一有功电流和第一无功电流,更新后的第一有功电流和第一无功电流小于下调之前的第一有功电流和第一无功电流,其中,最大限制系数小于一。在一些可能的实施例中,该最大限制系数为可以第三逆变电路的第一最大工作电流与该第三逆变电路的第一无功电流和第一有功电流的平方和的平方根的比值;另外,该最大限制系数也可以为第三差值与第三逆变电路的第一最大工作电流的比值,该第三差值为第三逆变电路的第一无功电流和第一有功电流的平方和的平方根与该第三逆变电路的第一最大工作电流之间的差值。
下面以多并联逆变电路并网系统具有逆变电路1和逆变电路2两个逆变电路为例,对本发明实施例的控制方法进行具体说明:
a.两台逆变电路实时进行自身运行状态检测得到各种运行参数,包括有功电流id、无功电流iq、直流母线电压Ubus、开关频率fs、调制波M和检测温度TNTC等,并将获得上述的运行参数发送给控制器。
b.在接收到有功电流调度指令(携带有总调度有功电流idref,对应的功率为总调度有功功率Pref)和无功电流调度指令(携带有总调度无功电流iqref,对应的功率为总调度无功功率Qref)后,控制器根据逆变电路的运行参数和开关器件参数实时计算两台逆变电路的开关器件的总损耗Ploss1和Ploss2,并预测两台逆变电路的开关器件结温Tj1和Tj2。
c.以各个逆变电路结温均衡为目标进行电流分配控制,并计算各个逆变电路电流指令分配系数Coef1和Coef2,进而通过本发明实施例的控制方法能够实现Tj1和Tj2偏差在一定范围内,参考图4a、图4b,图4a、图4b是本发明实施例提供的一种开关器件结温的波形图,图4a为逆变电路1的开关器件结温的变化示意图,图4b为逆变电路2的开关器件结温的变化示意图。另外,逆变电路1和逆变电路2分别输出不同的有功电流id1和id2、无功电流iq1和iq2,其中,idref=id1+id2,iqref=iq1+iq2;对应的,逆变电路1和逆变电路2分别输出的有功功率为P1和P2;输出的无功功率分别为Q1和Q2,其中Pref=P1+P2,Qref=Q1+Q2;参考图5a、图5b、图6a、图6b,图5a、图5b是本发明实施例提供的一种有功功率的波形图;图6a、图6b是本发明实施例提供的一种无功功率的波形图,图5a为逆变电路1的有功功率的变化示意图,图5b为逆变电路2的有功功率的变化示意图;图6a为逆变电路1的无功功率的变化示意图,图6b为逆变电路2的无功功率的变化示意图。
本发明实施例的并网系统,基于逆变电路的开关器件的结温灵活分配有功和/或无功,以各个逆变电路的开关器件的结温均衡为目标进行电流分配控制,一方面实现有功最大能力输出,减少由于最大能力限制和热降额引起的有功发电量损失;另一方面实现各个逆变电路的电力电子开关器件热损耗均衡控制(偏差在一定范围),降低重载或者过热引起的逆变电路寿命折损,提升系统可靠性。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的系统和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
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单元来实现本实施例方案的目的。另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (19)
1.一种多并联逆变电路并网系统,其特征在于,所述系统包括控制器以及至少两个逆变电路,所述至少两个逆变电路包括输入端和输出端,所述至少两个逆变电路的输出端并联连接,所述至少两个逆变电路的输入端分别连接直流输入,所述逆变电路包括至少一个开关器件,其中,
所述控制器,用于根据所述至少两个逆变电路中各个逆变电路的至少一个开关器件的结温,控制所述至少两个逆变电路中各个逆变电路的输出电流,以使所述至少两个逆变电路中任一个逆变电路的至少一个开关器件的结温与所述至少两个逆变电路中的任一个逆变电路的至少一个开关器件的结温之间的差值小于或等于差值阈值,构成所述差值的开关器件为不同的逆变电路中的开关器件。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,其中,
所述控制器,还用于确定所述至少两个逆变电路中各个逆变电路的至少一个开关器件的结温;
或者,
所述逆变电路,用于确定所述逆变电路的至少一个开关器件的结温,并将所述结温发送给所述控制器。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述控制器或所述逆变电路在确定所述开关器件的逆变电路结温方面,具体用于:
根据t时刻所述逆变电路的运行参数以及开关器件参数,确定t+1时刻所述逆变电路的开关器件的结温,所述开关器件参数为所述逆变电路中的开关器件的特性参数。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述运行参数包括所述逆变电路的有功电流、无功电流、视在电流、直流母线电压、热阻系数、所述逆变电路的开关器件的开关频率、调制波、检测温度中的至少一项。
5.根据权利要求1至4任一项所述的系统,其特征在于,所述控制器在控制所述至少两个逆变电路中各个逆变电路的输出电流方面,具体用于:
根据所述至少两个逆变电路中各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、所述系统的总调度电流控制所述至少两个逆变电路中每个逆变电路输出第一电流,其中,对于所述至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一电流小于或等于该逆变电路的最大工作电流;所述逆变电路的开关器件结温为该逆变电路的至少一个开关器件中任一个开关器件的结温或该逆变电路的至少一个开关器件中结温满足预设条件的开关器件的结温。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述总调度电流为总调度无功电流或总调度有功电流时,所述控制器在确定所述至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一电流方面,具体用于:
根据N个所述逆变电路中各个逆变电路的所述开关器件结温、所述预设最大结温确定N个所述逆变电路中每个逆变电路的电流分配系数,其中,所述N≥2;
根据所述每个逆变电路的电流分配系数和所述总调度电流I1确定每个逆变电路的所述第一电流;
确定N个所述逆变电路中,存在逆变电路的第一电流大于该逆变电路的最大工作电流的n个第一逆变电路时,所述n为整数,则将所述n个第一逆变电路中各第一逆变电路的第一电流设置为该第一逆变电路的第一最大工作电流;
令所述N=N-n,所述I1=I1-a,所述a为所述n个第一逆变电路的第一最大工作电流之和,并重复执行上述步骤,直至所述N个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一电流小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述控制器在确定所述电流分配系数方面,具体用于:
确定第一差值与第二差值之间的比值为逆变电路的电流分配系数,所述第一差值为所述预设最大结温和所述逆变电路的开关器件结温之间的差值,所述第二差值为第一参数和第二参数之间的差值,所述第一参数为所述N和所述预设最大结温的乘积,所述第二参数为所述N个逆变电路的开关器件结温的总和。
8.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述总调度电流包括总调度无功电流和总调度有功电流时,所述第一电流包括第一无功电流和第一有功电流,所述控制器在确定所述至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一电流方面,具体用于:
根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的所述开关器件结温、所述预设最大结温、所述总调度无功电流确定所述至少两个逆变电路中每个逆变电路的所述第一无功电流,其中,对于所述至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一无功电流小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流;以及
根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、所述预设最大结温、所述总调度有功电流确定所述至少两个逆变电路中每个逆变电路的所述第一有功电流,其中,对于所述至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一有功电流小于或等于该逆变电路的第二最大工作电流,所述第二最大工作电流为该逆变电路的第一最大工作电流和该逆变电路已分配的所述第一无功电流的平方差的平方根。
9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述控制器在根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、所述预设最大结温、所述总调度无功电流确定所述至少两个逆变电路中每个逆变电路的所述第一无功电流方面,具体用于:
根据N个所述逆变电路的各个逆变电路的所述开关器件结温、所述预设最大结温确定N个所述逆变电路中每个逆变电路的电流分配系数,其中,所述N≥2;
根据所述每个逆变电路的电流分配系数和所述总调度无功电流I2确定每个逆变电路的所述第一无功电流;
确定N个所述逆变电路中,存在逆变电路的第一无功电流大于该逆变电路的第一最大工作电流的n个第一逆变电路时,所述n为整数,则将所述n个第一逆变电路中各第一逆变电路的第一无功电流设置为该第一逆变电路的第一最大工作电流;
令所述N=N-n,所述I2=I2-a,所述a为所述n个第一逆变电路的第一最大工作电流之和,并重复执行上述步骤,直至所述N个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一无功电流小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流。
10.根据权利要求8或9所述的系统,其特征在于,所述控制器在根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的开关器件结温、所述预设最大结温、所述总调度有功电流确定所述至少两个逆变电路中每个逆变电路的所述第一有功电流方面,具体用于:
根据N个所述逆变电路的各个逆变电路的所述开关器件结温、所述预设最大结温确定N个所述逆变电路中每个逆变电路的电流分配系数,其中,所述N≥2;
根据N个所述逆变电路的电流分配系数和所述总调度有功电流I3确定N个所述逆变电路中每个逆变电路的所述第一有功电流;
确定N个所述逆变电路中,存在逆变电路的第一有功电流大于该逆变电路的第二最大工作电流的m个第二逆变电路时,所述m为整数,则将所述m个第二逆变电路中各第二逆变电路的第一有功电流设置为该第二逆变电路的第二最大工作电流,其中,逆变电路的第二最大工作电流为该逆变电路的第一最大工作电流和该逆变电路的第一无功电流的平方差的平方根;
令所述N=N-m,所述I3=I3-b,所述b为所述m个第二逆变电路的第二最大工作电流之和,并重复执行上述步骤,直至所述N个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一有功电流小于或等于该逆变电路的第二最大工作电流。
11.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述总调度电流包括总调度无功电流和总调度有功电流时,所述第一电流包括第一无功电流和第一有功电流,所述控制器在确定所述至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一电流方面,具体用于:
根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的所述开关器件结温、所述预设最大结温、所述总调度有功电流确定所述至少两个逆变电路中每个逆变电路的所述第一有功电流,其中,对于所述至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一有功电流小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流;以及
根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的所述开关器件结温、所述预设最大结温、所述总调度无功电流确定所述至少两个逆变电路中每个逆变电路的所述第一无功电流,其中,对于所述至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一无功电流小于或等于该逆变电路的第二最大工作电流,所述第二最大工作电流为该逆变电路的第一最大工作电流和该逆变电路已分配的所述第一有功电流的平方差的平方根。
12.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述总调度电流包括总调度无功电流和总调度有功电流时,所述第一电流包括第一无功电流和第一有功电流,所述控制器在确定所述至少两个逆变电路中每个逆变电路的第一电流方面,具体用于:
根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的所述开关器件结温、所述预设最大结温、所述总调度无功电流确定所述至少两个逆变电路中每个逆变电路的所述第一无功电流,以及,根据至少两个逆变电路的各个逆变电路的所述开关器件结温、所述预设最大结温、所述总调度有功电流确定所述至少两个逆变电路中每个逆变电路的所述第一有功电流;其中,对于所述至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一无功电流和第一有功电流的平方和的平方根小于或等于该逆变电路的第一最大工作电流。
13.根据权利要求1、2、3、4、6、7、8、9、11或12所述的系统,其特征在于,所述控制器为所述至少两个逆变电路中的任意一个逆变电路。
14.根据权利要求1、2、3、4、6、7、8、9、11或12所述的系统,其特征在于,所述系统还包括至少两个直流电源,所述至少两个直流电源中的每个直流电源为至少一个所述逆变电路供电。
15.根据权利要求1、2、3、4、6、7、8、9、11或12所述的系统,其特征在于,所述系统还包括与所述至少两个逆变电路一一对应的至少两个滤波器,所述滤波器用于对所述逆变电路的输出电流进行滤波处理。
16.一种控制方法,其特征在于,应用于权利要求1至15任一项所述的多并联逆变电路并网系统,所述方法包括:
根据所述至少两个逆变电路中各个逆变电路的至少一个开关器件的结温,控制所述至少两个逆变电路中各个逆变电路的输出电流,以使所述至少两个逆变电路中任一个逆变电路的至少一个开关器件的结温与所述至少两个逆变电路中的任一个逆变电路的至少一个开关器件的结温之间的差值小于或等于差值阈值,构成所述差值的开关器件为不同的逆变电路中的开关器件。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
根据t时刻所述逆变电路的运行参数以及开关器件参数,确定t+1时刻所述逆变电路的开关器件的结温,所述开关器件参数为所述逆变电路中的开关器件的特性参数。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述运行参数包括所述逆变电路的有功电流、无功电流、视在电流、直流母线电压、热阻系数、所述逆变电路的开关器件的开关频率、调制波、检测温度中的至少一项。
19.根据权利要求16至18任一项所述的方法,其特征在于,所述控制所述至少两个逆变电路中各个逆变电路的输出电流,具体包括以下步骤:
根据所述至少两个逆变电路中各个逆变电路的开关器件结温、预设最大结温、所述系统的总调度电流控制所述至少两个逆变电路中每个逆变电路输出第一电流,其中,对于所述至少两个逆变电路中每个逆变电路,逆变电路的第一电流小于或等于该逆变电路的最大工作电流;所述逆变电路的开关器件结温为该逆变电路的至少一个开关器件中任一个开关器件的结温或该逆变电路的至少一个开关器件中结温满足预设条件的开关器件的结温。
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