CN113691150A - 能量变换系统及其过温运行控制方法和控制设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能量变换系统及其过温运行控制方法和控制设备,该方法包括:根据至少两个功率模块的运行温度确定过温模块和至少一个非过温模块;获取过温模块的降额运行功率及功率降额差值,并根据功率降额差值确定至少一个升额运行功率,升额运行功率与非过温模块一一对应;基于至少一个升额运行功率确定系统是否满足预设不降额运行条件;若系统满足预设不降额运行条件,则根据降额运行功率驱动过温模块运行,及根据升额运行功率驱动非过温模块运行。本发明通过降低过温模块的运行功率使其降温,并通过提升非过温模块的运行功率保持系统的整机功率不变,有利于提高系统安全性能及发电效益。
Description
技术领域
本发明涉及能量变换并网技术领域,尤其涉及一种能量变换系统及其过温运行控制方法和控制设备。
背景技术
级联式中高压能量变换系统采用级联拓扑结构、控制策略和多电平调制技术将直流低压升压为交流高压,并接入中高压交流配电网,由于级联式中高压能量变换系统具有有效提升功率密度和效率,成本低,及电网友好性等优势,其在新能源并网发电、智能电网和能源互联网等领域中发挥着越来越重要的作用。
在现有技术中,能量变换系统通常设置多个功率模块,多个功率模块在交流输出侧级联构成一相,直接连接中高压交流配电网。每个完整的模块化能量变换系统可包括上述的一相、三相或者多相电路,电路中的主要部件包括开关器件、变压器等磁性部件和电缆等,在并网运行过程中,运行功率越大或某些元件异常,都会导致系统热量升高。
在不触发系统故障的前提下,现有技术中的能量变换系统通常采用降低系统运行功率的方法抑制或者缓解温升现象,常规的降低功率的方法通过降低并网电流实现,其存在以下问题:降低并网电流之后,系统的整机功率降低,导致整机发电量减小,造成经济损失。
发明内容
本发明提供一种能量变换系统及其过温运行控制方法和过温运行控制设备,以通过执行模块化功率调节策略,实现限制过温温度,同时保持系统的整机功率不变,提高发电效益。
第一方面,本发明实施例提供了一种能量变换系统过温运行控制方法,所述能量变换系统包括至少一相功率变换电路,所述功率变换电路包括级联连接的至少两个功率模块,所述方法包括以下步骤:
根据所述至少两个功率模块的运行温度确定过温模块和至少一个非过温模块;
获取所述过温模块的降额运行功率及功率降额差值,并根据所述功率降额差值确定至少一个升额运行功率,所述升额运行功率与所述非过温模块一一对应;
基于所述至少一个升额运行功率确定系统是否满足预设不降额运行条件;
若系统满足所述预设不降额运行条件,则根据所述降额运行功率驱动所述过温模块运行,及根据所述升额运行功率驱动所述非过温模块运行。
第二方面,本发明实施例还提供了一种能量变换系统过温运行控制设备,所述能量变换系统包括至少一相功率变换电路,所述功率变换电路包括级联连接的至少两个功率模块,所述设备包括:过温检测单元,用于根据所述至少两个功率模块的运行温度确定过温模块和非过温模块;功率分配单元,用于获取所述过温模块的降额运行功率及功率降额差值,并根据所述功率降额差值确定至少一个升额运行功率,所述升额运行功率与所述非过温模块一一对应;工况判定单元,用于基于所述至少一个升额运行功率确定系统是否满足预设不降额运行条件;模块驱动单元,用于在系统满足所述预设不降额运行条件时,根据所述降额运行功率驱动所述过温模块运行,及根据所述升额运行功率驱动所述非过温模块运行。
第三方面,本发明实施例还提供了一种能量变换系统,包括上述能量变换系统过温运行控制设备及至少一相功率变换电路,所述功率变换电路包括级联连接的至少两个功率模块,所述过温运行控制设备用于对所述功率模块进行过温运行控制。
本发明实施例提供的能量变换系统及其过温运行控制设备,执行过温运行控制方法,该方法通过对单个功率模块进行温度采样,识别处于过温运行状态的过温模块,及未发生过温的非过温模块,在出现过温模块之后,获取过温模块的降额运行功率及功率降额差值,并根据功率降额差值确定至少一个非过温模块的升额运行功率,升额运行功率与非过温模块一一对应,基于至少一个升额运行功率确定能量变换系统是否满足预设不降额运行条件;若系统满足预设不降额运行条件,则根据降额运行功率驱动过温模块运行,及根据升额运行功率驱动非过温模块运行,解决了现有的降功率过温调节策略导致发电量损失的问题,通过模块化功率调节策略,实现限制过温温度,同时保持系统的整机发电量不变或者近似不变,有利于提高系统运行安全性及发电效益,具有良好的经济效益。
附图说明
图1是现有技术中的一种级联式中高压能量变换系统的结构示意图;
图2是本发明实施例一提供的一种能量变换系统过温运行控制方法的流程图;
图3是本发明实施例一提供的另一种能量变换系统过温运行控制方法的流程图;
图4是本发明实施例一提供的又一种能量变换系统过温运行控制方法的流程图;
图5是本发明实施例一提供的又一种能量变换系统过温运行控制方法的流程图;
图6是本发明实施例一提供的一种各功率模块交流侧输出电压的曲线示意图;
图7是本发明实施例二提供的一种能量变换系统过温运行控制设备的结构示意图;
图8是本发明实施例三提供的一种能量变换系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1是现有技术中的一种级联式中高压能量变换系统的结构示意图。
如图1所示,现有的级联式能量变换系统采用模块化技术,每个功率模块由一个隔离DC/DC变换器和一个逆变器DC/AC组成,每个功率模块的隔离DC/DC变换器的直流输入侧并联构成一个低压公共直流母线输入端口,低压公共直流母线输入端口可连接光伏等新能源电源和储能装置等设备。每个隔离DC/DC变换器的输出侧连接一个逆变器DC/AC,多个逆变器DC/AC在交流输出侧级联构成一相,逆变器DC/AC的输出侧直接连接中高压交流配电网,流过各功率模块的并网电流一致。在现有技术中,通常采用降低并网电流的方法抑制或者缓解模块的温升现象,导致系统的整机功率降低,造成经济损失。
基于此,本发明实施例提供了一种能量变换系统及其过温运行控制方法和过温运行控制设备,在限制过温温度的同时保持系统的整机功率不变,有利于提高发电经济效益。
实施例一
图2是本发明实施例一提供的一种能量变换系统过温运行控制方法的流程图,本实施例可适用于采用模块化结构的能量变换系统的应用场景,该方法可以由配置特定软件和/或功能模块的过温运行控制设备执行。
如图1所示,本实施例中,能量变换系统1包括三相功率变换电路,每相功率变换电路包括级联连接的多个功率模块,例如为第一个功率模块至第N个功率模块,每个功率模块包括一个隔离DC/DC变换器和一个逆变器DC/AC,每个功率模块的直流输入侧连接低压公共直流母线,每个功率模块中逆变器DC/AC的交流输出侧级联连接后接入交流电网。
参考图1和图2所示,该能量变换系统过温运行控制方法具体包括如下步骤:
步骤S1:根据至少两个功率模块的运行温度确定过温模块和至少一个非过温模块。
其中,可根据系统硬件性能和运行工况要求设置预设温度阈值,该预设温度阈值为功率模块正常运行的最大温度,可设置各个功率模块的预设温度阈值相等或者不相等,对此不作限制。
可选地,根据至少两个功率模块的运行温度确定过温模块和至少一个非过温模块,包括:获取至少两个功率模块的实时运行温度,其中,实时运行温度可采用温度检测单元采样得到的实时采样温度或者对实时采样温度进行计算处理得到的温度(例如为平均温度),不作限制;对实时运行温度与预设温度阈值进行比较,若任一功率模块的实时运行温度大于或者等于预设温度阈值,则将该功率模块确定为过温模块;若任一功率模块的实时运行温度小于预设温度阈值,则将该功率模块确定为非过温模块。
在本步骤中,系统内的过温模块的数量可为一个或者多个,非过温模块也可为一个或者多个,对此不作限制。若系统内所有功率模块均为非过温模块,则维持当前运行状态,无需执行后续功率调节步骤;若系统内所有功率模块均为过温模块,则控制所有功率模块降流运行。
步骤S2:获取过温模块的降额运行功率及功率降额差值,并根据功率降额差值确定至少一个升额运行功率,升额运行功率与非过温模块一一对应。
其中,降额运行功率指过温模块的运行温度降低至预设温度阈值时,过温模块的运行功率。功率降额差值指对过温模块进行温度调节前后,过温模块的运行功率之间的差值。升额运行功率指将功率降额差值分配到所有非过温模块之后,非过温模块的理论运行功率。
在本步骤中,降额运行功率与升额运行功率之和等于或者近似等于对过温模块进行温度调节前系统的整机运行功率,以使对过温模块进行温度调节前后系统整机运行功率总和维持不变。
步骤S3:基于至少一个升额运行功率确定系统是否满足预设不降额运行条件。
其中,预设不降额运行条件指经对系统内的各个功率模块进行功率再分配后,各功率模块的运行参数满足安全运行的条件,且在系统安全运行的前提下,整机运行功率总和维持不变。
可选地,预设不降额运行条件包括:执行功率再分配之后,系统内所有功率模块的运行功率中的最大功率值不超过预设功率上限阈值,及系统内所有功率模块的运行功率之间的偏差值不超过预设功率偏差上限值。
若系统满足预设不降额运行条件,则执行步骤S4;若系统不满足预设不降额运行条件,则执行步骤S5。
步骤S4:根据降额运行功率驱动过温模块运行,及根据升额运行功率驱动非过温模块运行。
在本步骤中,每个过温模块对应且仅对应一个降额运行功率,每个非过温模块对应且仅对应一个升额运行功率,可采用功率模块驱动单元驱动过温模块及非过温模块运行,该功率模块驱动单元可根据降额运行功率及升额运行功率计算调制波信号,并根据调制波信号输出驱动信号。
可选地,可通过对过温模块进行降压调节将过温模块的运行功率降低至降额运行功率,并通过对过温模块进行升压调节将非过温模块的运行功率提升至升额运行功率,实现各模块之间的功率再分配。
步骤S5:控制过温模块及非过温模块降流运行。
在本步骤中,可通过降低能量变换系统的并网电流设定幅值实现过温模块及非过温模块的降流运行调节,本领域技术人员可根据实际需要设置并网电流设定幅值,对此不作限制。
具体地,以每相功率变换电路由N个功率模块组构成,N为大于等于2的正整数为例,对本发明实施例提供的过温运行控制方法的具体执行过程进行详细描述。
在能量变换系统并网运行过程中,以预设采样频率(具体采样频率不作限定)对N个功率模块进行温度采样,得到与N个功率模块一一对应的N个实时运行温度T1,T2,……,TN,判断N个实时运行温度T1,T2,……,TN是否超过预设温度阈值Tth,若N个实时运行温度中仅第N个功率模块的实时运行温度TN超过预设温度阈值Tth,则将第N个功率模块确定为过温模块,并将除第N个功率模块之外的N-1个功率模块确定为非过温模块,获取第N个功率模块的降额运行功率PN降额及功率降额差值ΔP,将功率降额差值ΔP分配至N-1个非过温模块下,计算得到N-1个非过温模块的理论运行功率即升额运行功率,基于N-1个升额运行功率判断当前系统是否满足预设不降额运行条件,若系统满足预设不降额运行条件,则按照降额运行功率控制过温模块降功率运行,并按照升额运行功率驱动非过温模块提升功率运行,功率再分配前后系统总运行功率保持不变。
需要说明的是,多个功率模块过温与一个功率模块过温的过温控制方法本质相同,在此不再赘述。
由此,本发明实施例通过减小过温模块的运行功率降低模块温升,并将过温模块减小的功率分配到非过温模块,维持系统的整机功率,通过模块化的功率调节策略,实现降低过温模块的运行功率,同时维持系统的整机功率不变或者近似不变,解决了现有的降功率过温调节策略导致发电量损失的问题,有利于提高系统运行安全性及发电效益,具有良好的经济效益。
可选地,图3是本发明实施例一提供的另一种能量变换系统过温运行控制方法的流程图,在图2的基础上,示出了一种获取过温模块的降额运行功率及功率降额差值的具体实施方式,而非对上述方法的具体限定。
参考图3所示,上述步骤S2包括以下步骤:
步骤S201:获取过温模块的过温运行温度和过温运行功率。
其中,过温运行温度指系统判定功率模块处于过温运行状态时刻过温模块的实时运行温度,该实时运行温度大于预设温度阈值Tth;过温运行功率是指系统判定功率模块处于过温运行状态时刻过温模块的实时运行功率。
可选地,可根据过温运行状态下过温模块的直流输入侧的输入电流和输入电压计算过温模块的过温运行功率。
步骤S202:根据过温运行温度确定过温模块的降额运行功率。
在本步骤中,可建立运行温度与运行功率之间的对应关系,通过该对应关系计算过温模块降功率运行后的降额运行功率。
可选地,可通过查表法或者温度负反馈控制法确定过温模块的降额运行功率,其具体工作原理将在后续记载中进行说明。
步骤S203:根据过温运行功率与降额运行功率确定过温模块的功率降额差值。
其中,功率降额差值表示过温模块从过温运行功率降低至降额运行功率产生的功率差额。
在本步骤中,可将过温运行功率与降额运行功率之间的差值确定为功率降额差值。
步骤S204:根据功率降额差值确定至少一个升额运行功率,升额运行功率与非过温模块一一对应。
在本步骤中,能量交换系统在过温模块降功率限温的同时保持整机运行功率不变,需要将功率降额差值分配到所有非过温模块,每个非过温模块的运行功率从功率分配之前的实时运行功率提升至对应的升额运行功率,所有非过温模块的运行功率提升的功率总和等于功率降额差值。
具体地,在能量变换系统并网运行过程中,通过温度采样判断功率模块是否出现过温,若任一功率模块出现过温,则基于过温运行温度通过查表或者温度负反馈控制确定过温模块的降额运行功率,该降额运行功率用于控制过温模块降额运行,在过温模块降额运行的同时,将过温模块的功率降额差值分配到除过温模块之外的所有功率模块(即非过温模块),将非过温模块的运行功率提升至升额运行功率,以使系统的整机运行功率不变,由此,通过计算降额运行功率降低过温模块的运行功率,对过温模块进行限温及降温,通过将功率降额差值分配至非过温模块保持整机运行功率总和不变,实现系统不降额限温,提高系统安全性能,同时改善发电经济效益。
可选地,本发明提供了一种通过查表法确定降额运行功率的方法,包括:基于能量变换系统的试验数据建立预设温度功率曲线;根据过温运行温度对预设温度功率曲线进行查表,确定降额运行功率。
其中,预设温度功率曲线表示功率模块运行温度与运行功率之间对应关系的曲线。
具体地,可在标准试验环境下记录能量变换系统的多组试验数据,每组试验数据包括功率模块正常运行工况下,功率模块在任一预设运行功率下的最大安全运行温度,最大安全运行温度与预设运行功率一一对应,根据试验数据建立预设温度功率曲线。
在能量变换系统并网运行过程中,对系统内所有的功率模块进行温度采样,根据采样得到的实时运行温度判断是否发生过温,在发生过温之后,确定该过温运行温度对应的预设温度阈值,根据预设温度阈值对预设温度功率曲线查表,将预设温度功率曲线中与预设温度阈值相同的最大安全运行温度对应的预设运行功率确定为降额运行功率,查表法确定降额运行功率算法简单,具有快速获取所需数据的优点。
可选地,本发明提供了一种通过温度负反馈控制确定降额运行功率的方法,包括:采用温度调节器根据过温运行温度与预设温度阈值之间的差值进行温度调节,输出目标功率指令;根据目标功率指令确定降额运行功率。
本实施例中,温度控制器可采用比例积分调节控制方法对过温模块进行温度反馈控制,温度控制器采用实时采样得到的过温运行温度作为反馈量,采用功率作为被控量,实现闭环控制。
具体地,在能量变换系统并网运行过程中,温度控制器对系统内所有的功率模块进行温度采样,根据采样得到的实时运行温度判断是否发生过温,若温度控制器检测到过温模块的温度高于预设温度阈值,则温度控制器根据过温运行温度与预设温度阈值之间的差值进行温度调节,输出目标功率指令,根据目标功率指令驱动过温模块运行,过温模块的运行功率即为降额运行功率,过温模块的运行功率持续降低,直至过温模块的过温运行温度降低至预设温度阈值,得到最终的降额运行功率。
可选地,图4是本发明实施例一提供的又一种能量变换系统过温运行控制方法的流程图,在图3的基础上,示出了一种获取非过温模块升额运行功率的具体实施方式,而非对上述方法的具体限定。
可选地,根据功率降额差值确定至少一个升额运行功率,包括以下步骤:
步骤S2041:获取至少一个非过温模块的功率分配关联数据,功率分配关联数据包括非过温模块的总数量、功率分配之前非过温模块的实时运行功率及非过温模块的实时运行温度。
其中,非过温模块在功率分配之前需要传输的功率为非过温模块的实时运行功率。
步骤S2042:根据功率分配关联数据中的一种或者多种组合对功率降额差值进行功率分配,确定升额运行功率。
其中,任一非过温模块对应一个功率提升值和一个实时运行功率,功率提升值与一一对应的实时运行功率之和等于升额运行功率。
在本步骤中,可根据实时运行功率值、功率降额差值和功率分配关联数据直接计算升额运行功率,或者,先根据功率分配关联数据对功率降额差值进行分配得到每个非过温模块的功率提升值,再采用实时运行功率值与功率提升值计算升额运行功率,对此不作限制。
具体地,可基于非过温模块的总数量、非过温模块的实时运行功率或者非过温模块的实时运行温度中的任一种或者多种数据组合对过温模块的功率降额差值进行功率分配,在保持各模块间功率平衡的前提下,可设置不同的功率分配方案,对此不作限制。
示例性地,定义N个功率模块中第N个功率模块为过温模块,第1个功率模块至第N-1个功率模块均为非过温模块,在功率分配之前,第i个非过温模块的实时运行功率记为Pi,i为大于等于1且小于等于N-1的正整数,第i个非过温模块的实时运行温度记为Ti,将过温模块的功率降额差值ΔP分配到N-1个非过温模块,实时运行功率Pi及功率降额差值ΔP满足如下公式一:
其中,Pavg为功率分配后N-1个非过温模块的平均功率。
结合上述公式一,若定义ki为第i个非过温模块的功率分配系数,则第i个非过温模块的升额运行功率可记为ki*Pavg,升额运行功率ki*Pavg、功率降额差值ΔP及实时运行功率Pi满足如下公式二:
其中,ki*Pavg-Pi表示功率分配过程中第i个非过温模块增加的功率,即功率提升值。
具体地,在按照“升额运行功率ki*Pavg与一一对应的非过温模块的实时运行功率Pi负相关”的条件执行功率分配时,第i个非过温模块升额运行功率ki*Pavg可通过公式三计算:
其中,m为第一预设比例系数,m的具体数值可根据实际需要进行设置。
具体地,在按照“升额运行功率ki*Pavg与一一对应的非过温模块的实时运行温度Ti负相关”的条件执行功率分配时,第i个非过温模块升额运行功率ki*Pavg可通过公式四计算:
其中,n为第二预设比例系数,n的具体数值可根据实际需要进行设置。
可选地,在进行功率分配过程中,至少一个升额运行功率ki*Pavg可满足如下条件:至少一个升额运行功率ki*Pavg的功率值全部相等,即k1=k2=……=kN-1。
具体地,在按照“至少一个升额运行功率ki*Pavg的功率值全部相等”的条件执行功率分配时,本质在于,在功率分配完成后,N-1个非过温模块的运行功率相等,第i个非过温模块升额运行功率ki*Pavg可通过公式五计算:
具体地,在按照“升额运行功率ki*Pavg与一一对应的非过温模块的实时运行功率Pi之间的差值全部相等”的条件执行功率分配时,本质在于将过温模块的功率降额差值ΔP平均分配到N-1个非过温模块中,第i个非过温模块升额运行功率ki*Pavg可通过公式六计算:
由此,本发明实施例通过上述任一功率分配方法将过温模块降额限温产生的功率降额差值分配到所有非过温模块,计算得到升额运行功率ki*Pavg,在发生过温运行后,控制过温模块的运行功率降低至降额运行功率PN降额,同时,控制非过温模块以对应的升额运行功率ki*Pavg运行,在限温降温同时保证系统运行总功率不变,有利于提高安全性能和发电经济效益。
可选地,图5是本发明实施例一提供的又一种能量变换系统过温运行控制方法的流程图,在图1的基础上,示例性地示出了一种预设不降额运行条件的具体示例。
参考图5所示,在执行上述步骤S3时,具体包括以下步骤:
步骤S301:获取至少一个升额运行功率中的最大功率值及升额运行功率之间的偏差值。
其中,偏差值可为系统内升额运行功率中的最大功率值与最小功率值之间的差值。
步骤S302:根据最大功率值及偏差值确定系统是否满足预设不降额运行条件。
可选地,可通过设置预设功率上限阈值与最大功率值进行比较,通过设置预设功率偏差上限值与偏差值进行比较,根据比较结果确定系统是否满足预设不降额运行条件,其中,预设功率上限阈值及预设功率偏差上限值可根据功率模块的额定运行功率进行设置,对其具体数值不作限制。
具体地,若最大功率值小于或者等于预设功率上限阈值,且最大偏差值小于或者等于预设功率偏差上限值,则判定系统满足预设不降额运行条件,执行步骤S4;若最大功率值大于预设功率上限阈值,或者,最大偏差值大于预设功率偏差上限值,则判定系统不满足预设不降额运行条件,执行步骤S5。
示例性地,定义功率分配后第i个非过温模块的升额运行功率为ki*Pavg,i为大于等于1且小于等于N-1的正整数,预设功率上限阈值为a*P额定,预设功率偏差上限值为b*P额定,其中,P额定表示功率模块的额定运行功率,a和b表示预设系数,对其具体数值不作限定。若{ki*Pavg}max≤a*P额定,且{ki*Pavg}max-{ki*Pavg}min≤b*P额定,则判定系统满足预设不降额运行条件,执行步骤S4;否则,执行步骤S5。
可选地,根据降额运行功率驱动过温模块运行,及根据升额运行功率驱动非过温模块运行,包括以下步骤:根据降额运行功率确定过温模块的降压调制信号,降压调制信号的电压幅值V1小于过温模块的初始调制信号的电压幅值V1',该初始降压调制信号为执行过温控制策略之前过温模块的调制信号;根据升额运行功率确定非过温模块的升压调制信号,升压调制信号的电压幅值V2大于非过温模块的初始调制信号的电压幅值V2',该初始升压调制信号为执行过温控制策略之前非过温模块的调制信号;根据降压调制信号驱动过温模块输出第一交流侧输出电压;根据升压调制信号驱动非过温模块输出第二交流侧输出电压,第一交流侧输出电压的电压幅值小于第二交流侧输出电压的幅值。
在本实施例中,各功率模块的交流侧级联连接,流过各功率模块的并网电流保持一致,且功率模块的运行功率满足:P=Uac*is,其中,Uac表示功率模块的交流侧输出电压,is表示功率模块的并网电流,因此,可通过调整功率模块的交流侧输出电压Uac实现功率分配。具体地,通过减小过温模块的输出电压降低过温模块的运行功率,通过提升非过温模块的输出电压提升非过温模块的运行功率。
图6是本发明实施例一提供的一种各功率模块交流侧输出电压的曲线示意图。
参考图6所示,以第N个功率模块为过温模块为例,对执行不降额运行过温控制策略的具体工作过程进行如下说明。
具体地,在能量变换系统并网运行过程中,在未出现模块过温时,所有功率模块均在初始调制信号驱动下实现功率传输,若第N个功率模块过温运行,且系统满足预设不降额运行条件,则根据第N个功率模块的过温运行温度获取过温模块的降额运行功率及对应的功率降额差值ΔP,采样上述任一功率分配方法将功率降额差值ΔP分配至N-1个非过温模块,计算得到N-1个非过温模块的升额运行功率ki*Pavg。功率模块驱动单元对过温模块提供幅值减小的降压调制信号,在降压调制信号驱动下,过温模块输出的第一交流侧输出电压减小,以使过温模块的运行功率降低为降额运行功率,达到限温降温的技术效果;同时,功率模块驱动单元对每个非过温模块提供幅值增大的升压调制信号,在升压调制信号驱动下,非过温模块输出的第二交流侧输出电压增大,以使非过温模块的运行功率提升至升额运行功率,达到限温降温同时系统不降额运行的技术效果。
需要说明的是,不同非过温模块的初始调制信号的电压幅值V2'可为大小不同的数值,相应地,不同非过温模块的升压调制信号的电压幅值V2也可为大小不同的数值,若能量变换系统存在多个过温模块,不同过温模块的降压调制信号的电压幅值V1可为大小不同的数值,不同过温模块的初始调制信号的电压幅值V1'可为大小不同的数值,对此不作限制。
由此,本发明实施例通过调整各功率模块交流侧输出电压实现功率在各个模块之间的分配,减小过温模块的运行功率,提升非过温模块的运行功率,实现限制过温温度,同时保持系统的整机发电量不变或者近似不变,有利于提高系统运行安全性及发电效益,具有良好的经济效益。
实施例二
本发明实施例二提供了一种能量变换系统过温运行控制设备,本实施例中过温运行控制设备用于执行上述过温运行控制方法,参考图1所示,本实施例中能量变换系统的结构与上述实施例相同,在此不再赘述。
图7是本发明实施例二提供的一种能量变换系统过温运行控制设备的结构示意图。
如图7所示,该能量变换系统过温运行控制设备00包括:过温检测单元101、功率分配单元102、工况判定单元103及模块驱动单元104。其中,过温检测单101,用于根据至少两个功率模块的运行温度确定过温模块和非过温模块;功率分配单102,用于获取过温模块的降额运行功率及功率降额差值,并根据功率降额差值确定至少一个升额运行功率,升额运行功率与非过温模块一一对应;工况判定单元103,用于基于至少一个升额运行功率确定系统是否满足预设不降额运行条件;模块驱动单元104,用于在系统满足预设不降额运行条件时,根据降额运行功率驱动过温模块运行,及根据升额运行功率驱动非过温模块运行。
可选地,功率分配单元102用于获取过温模块的过温运行温度和过温运行功率;根据过温运行温度确定过温模块的降额运行功率;根据过温运行功率与降额运行功率确定过温模块的功率降额差值。
可选地,功率分配单元102可用于基于能量变换系统的试验数据建立预设温度功率曲线;根据过温运行温度对预设温度功率曲线进行查表,确定降额运行功率。
可选地,功率分配单元102还可用于采用温度调节器根据过温运行温度与预设温度阈值之间的差值进行温度调节,输出目标功率指令;根据目标功率指令确定降额运行功率。
可选地,功率分配单元102还用于获取至少一个非过温模块的功率分配关联数据,功率分配关联数据包括非过温模块的总数量、功率分配之前非过温模块的实时运行功率及非过温模块的实时运行温度;根据功率分配关联数据中的任一种,或者,多种组合对功率降额差值进行功率分配,确定升额运行功率。
可选地,至少一个升额运行功率满足如下任一条件:升额运行功率与一一对应的非过温模块的实时运行功率负相关;或者,升额运行功率与一一对应的非过温模块的实时运行温度负相关;或者,至少一个升额运行功率的功率值全部相等;或者,升额运行功率与一一对应的非过温模块的实时运行功率之间的差值全部相等。
可选地,工况判定单元103用于获取至少一个升额运行功率中的最大功率值及升额运行功率之间的偏差值;根据最大功率值及偏差值确定系统是否满足预设不降额运行条件。
可选地,模块驱动单元104用于根据降额运行功率确定过温模块的降压调制信号,降压调制信号的电压幅值小于过温模块的初始调制信号的电压幅值,该初始降压调制信号为执行过温控制策略之前过温模块的调制信号;根据升额运行功率确定非过温模块的升压调制信号,升压调制信号的电压幅值大于非过温模块的初始调制信号的电压幅值,该初始升压调制信号为执行过温控制策略之前非过温模块的调制信号;根据降压调制信号驱动过温模块输出第一交流侧输出电压;根据升压调制信号驱动非过温模块输出第二交流侧输出电压,第一交流侧输出电压的电压幅值小于第二交流侧输出电压的幅值。
可选地,模块驱动单元104还用于在系统不满足预设不降额运行条件时,控制过温模块及非过温模块降流运行。
可选地,过温检测单元101可用于获取至少两个功率模块的实时运行温度;获取预设温度阈值;根据实时运行温度及预设温度阈值确定功率模块为过温模块或者非过温模块。
本发明实施例提供的能量变换系统过温运行控制设备,执行过温运行控制方法,具有执行方法所需的功能模块及有益效果,解决了现有的降功率过温调节策略导致发电量损失的问题,通过模块化功率调节策略,实现限制过温温度,同时保持系统的整机发电量不变或者近似不变,有利于提高系统运行安全性及发电效益,具有良好的经济效益。
实施例三
基于上述任一实施例,本发明实施例三提供了一种能量变换系统。
图8是本发明实施例三提供的一种能量变换系统的结构示意图。
如图8所示,该能量变换系统1包括上述过温运行控制设备00及至少一相功率变换电路01,功率变换电路01包括级联连接的至少两个功率模块100,过温运行控制设备用于执行上述过温运行控制方法对功率模块100进行过温运行控制,具有执行上述过温运行控制方法的所有功能模块和有益效果。
可选地,该能量变换系统1可为级联式模块化能量变换系统。
本发明实施例提供的能量变换系统,执行过温运行控制方法,具有执行方法所需的功能模块及有益效果,在出现过温模块之后,获取过温模块的降额运行功率及功率降额差值,并根据功率降额差值确定至少一个非过温模块的升额运行功率,升额运行功率与非过温模块一一对应,基于至少一个升额运行功率确定能量变换系统是否满足预设不降额运行条件;若系统满足预设不降额运行条件,则根据降额运行功率驱动过温模块运行,及根据升额运行功率驱动非过温模块运行,解决了现有的降功率过温调节策略导致发电量损失的问题,通过模块化功率调节策略,实现限制过温温度,同时保持系统的整机发电量不变或者近似不变,有利于提高系统运行安全性及发电效益,具有良好的经济效益。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种能量变换系统过温运行控制方法,所述能量变换系统包括至少一相功率变换电路,所述功率变换电路包括级联连接的至少两个功率模块,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
根据所述至少两个功率模块的运行温度确定过温模块和至少一个非过温模块;
获取所述过温模块的降额运行功率及功率降额差值,并根据所述功率降额差值确定至少一个升额运行功率,所述升额运行功率与所述非过温模块一一对应;
基于所述至少一个升额运行功率确定系统是否满足预设不降额运行条件;
若系统满足所述预设不降额运行条件,则根据所述降额运行功率驱动所述过温模块运行,及根据所述升额运行功率驱动所述非过温模块运行。
2.根据权利要求1所述的能量变换系统过温运行控制方法,其特征在于,所述获取所述过温模块的降额运行功率及功率降额差值,包括以下步骤:
获取所述过温模块的过温运行温度和过温运行功率;
根据所述过温运行温度确定所述过温模块的降额运行功率;
根据所述过温运行功率与所述降额运行功率确定所述过温模块的功率降额差值。
3.根据权利要求2所述的能量变换系统过温运行控制方法,其特征在于,所述根据所述过温运行温度确定所述过温模块的降额运行功率,包括以下步骤:
基于能量变换系统的试验数据建立预设温度功率曲线;
根据所述过温运行温度对所述预设温度功率曲线进行查表,确定所述降额运行功率。
4.根据权利要求2所述的能量变换系统过温运行控制方法,其特征在于,所述根据所述过温运行温度确定所述过温模块的降额运行功率,包括以下步骤:
采用温度调节器根据所述过温运行温度与预设温度阈值之间的差值进行温度调节,输出目标功率指令;
根据所述目标功率指令确定所述降额运行功率。
5.根据权利要求1所述的能量变换系统过温运行控制方法,其特征在于,所述根据所述功率降额差值确定至少一个升额运行功率,包括以下步骤:
获取所述至少一个非过温模块的功率分配关联数据,所述功率分配关联数据包括所述非过温模块的总数量、功率分配之前所述非过温模块的实时运行功率及所述非过温模块的实时运行温度;
根据所述功率分配关联数据中的一种或者多种组合对所述功率降额差值进行功率分配,确定所述升额运行功率。
6.根据权利要求5所述的能量变换系统过温运行控制方法,其特征在于,所述至少一个升额运行功率满足如下任一条件:
所述升额运行功率与一一对应的所述非过温模块的实时运行功率负相关;
或者,所述升额运行功率与一一对应的所述非过温模块的实时运行温度负相关;
或者,所述至少一个升额运行功率的功率值全部相等;
或者,所述升额运行功率与一一对应的所述非过温模块的实时运行功率之间的差值全部相等。
7.根据权利要求1所述的能量变换系统过温运行控制方法,其特征在于,所述基于所述至少一个升额运行功率确定系统是否满足预设不降额运行条件,包括:
获取所述至少一个升额运行功率中的最大功率值及所述升额运行功率之间的偏差值;
根据所述最大功率值及所述偏差值确定系统是否满足预设不降额运行条件;
所述预设不降额运行条件包括:
所述最大功率值不超过预设功率上限阈值,及所述偏差值不超过预设功率偏差上限值。
8.根据权利要求1所述的能量变换系统过温运行控制方法,其特征在于,所述根据所述降额运行功率驱动所述过温模块运行,及根据所述升额运行功率驱动所述非过温模块运行,包括以下步骤:
根据所述降额运行功率确定所述过温模块的降压调制信号,所述降压调制信号的电压幅值小于所述过温模块的初始调制信号的电压幅值;
根据所述升额运行功率确定所述非过温模块的升压调制信号,所述升压调制信号的电压幅值大于所述非过温模块的初始调制信号的电压幅值;
根据所述降压调制信号驱动所述过温模块输出第一交流侧输出电压;
根据所述升压调制信号驱动所述非过温模块输出第二交流侧输出电压,所述第一交流侧输出电压的电压幅值小于所述第二交流侧输出电压的幅值。
9.一种能量变换系统过温运行控制设备,所述能量变换系统包括至少一相功率变换电路,所述功率变换电路包括级联连接的至少两个功率模块,其特征在于,所述设备用于执行权利要求1-8中任一项所述的过温运行控制方法,所述设备包括:
过温检测单元,用于根据所述至少两个功率模块的运行温度确定过温模块和非过温模块;
功率分配单元,用于获取所述过温模块的降额运行功率及功率降额差值,并根据所述功率降额差值确定至少一个升额运行功率,所述升额运行功率与所述非过温模块一一对应;
工况判定单元,用于基于所述至少一个升额运行功率确定系统是否满足预设不降额运行条件;
模块驱动单元,用于在系统满足所述预设不降额运行条件时,根据所述降额运行功率驱动所述过温模块运行,及根据所述升额运行功率驱动所述非过温模块运行。
10.一种能量变换系统,其特征在于,包括权利要求9所述的能量变换系统过温运行控制设备及至少一相功率变换电路,所述功率变换电路包括级联连接的至少两个功率模块,所述过温运行控制设备用于对所述功率模块进行过温运行控制。
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