CN115622435B - 基于场景观测的逆变器的控制方法、装置及逆变器系统 - Google Patents

基于场景观测的逆变器的控制方法、装置及逆变器系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于场景观测的逆变器的控制方法、装置及逆变器系统，应用于光伏电源的逆变器系统中，该方法包括：获取流经母线电容单元的第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量；在第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量不同时，根据第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量确定共模直流分量；统计在预设场景观测周期内检测到共模直流分量的场景观测次数；根据场景观测次数从均压控制环路及平衡桥单元中确定目标均衡单元；控制目标均衡单元对上母线电容的平均电压与下母线电容的平均电压进行均衡处理。本发明解决了相关技术中，在对母线电容电压进行均衡时，逆变器系统均衡效率低的技术问题。

Description

基于场景观测的逆变器的控制方法、装置及逆变器系统
技术领域
本发明涉及电源领域，具体而言，涉及一种基于场景观测的逆变器的控制方法、装置及逆变器系统。
背景技术
随着光存储技术的进步，极大地降低了人们的用电成本，全球各地越来越多的家庭用户安装了光储系统。
光储系统包括逆变器，其可实现交直流电流的转换，图1为现有技术中光储一体的光储系统，如图1所示，该光储系统包括混合式光储逆变器100、光伏电池210、家用储能电池220、普通负载420、电网300以及重要负载410。其中，混合式光储逆变器100的两个直流输入端口分别连接光伏电池210和家用储能电池220，一个交流输出端口（即并网端口）连接电网300，另一交流输出端口（即离网端口）连接重要负载410。连接电网300的并网端口也会和连接在电网上的其它普通负载420相连接。当电网掉电时，混合式光储逆变器100为连接在离网端口的重要负载410供电，不再为连接在并网端口的普通负载420供电。
图1以混合式光储逆变器为例，其它逆变器亦如此。在光储系统中，光伏电池和逆变器决定了光储系统性能，是系统中的核心设备。然而，在相关技术中，在对逆变器中的母线电容电压进行均衡时，其逆变器系统的均衡效率低，系统稳定性较差。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于场景观测的逆变器的控制方法、装置及逆变器系统，以至少解决相关技术中，在对母线电容电压进行均衡时，逆变器系统均衡效率低的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于场景观测的逆变器的控制方法，应用于光伏电源的逆变器系统中，逆变器系统至少包括逆变器及均压控制环路，逆变器至少包括母线电容单元和平衡桥单元，母线电容单元至少包括上母线电容和下母线电容，该方法包括：获取流经母线电容单元的第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量；在第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量不同时，根据第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量确定共模直流分量；统计在预设场景观测周期内检测到共模直流分量的场景观测次数；根据场景观测次数从均压控制环路及平衡桥单元中确定目标均衡单元；控制目标均衡单元对上母线电容的平均电压与下母线电容的平均电压进行均衡处理。
进一步的，基于场景观测的逆变器的控制方法还包括：在第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量相同时，确定上母线电容与下母线电容处于电压均衡状态。
进一步的，基于场景观测的逆变器的控制方法还包括：在统计在预设场景观测周期内检测到共模直流分量的场景观测次数之前，获取流经母线电容单元的电流的基波电流幅值；计算共模直流分量与第一预设数值的乘积，得到第一目标数值；计算基波电流幅值与第二预设数值的乘积，得到第二目标数值；计算第一目标数值与第二目标数值之间的比对，得到目标比值；在目标比值大于或等于第二预设比值，并且，小于第一预设比值时，确定统计预设场景观测周期内的场景观测次数，其中，第一预设比值大于第二预设比值。
进一步的，基于场景观测的逆变器的控制方法还包括：在目标比值大于或等于第一预设比值时，确定目标均衡单元为平衡桥单元。
进一步的，基于场景观测的逆变器的控制方法还包括：在场景观测次数大于或等于场景观测阈值时，确定目标均衡单元为平衡桥单元；在场景观测次数小于场景观测阈值时，计算上母线电容的平均电压与下母线电容的平均电压的差值，得到平均电压差值，根据平均电压差值确定目标均衡单元。
进一步的，基于场景观测的逆变器的控制方法还包括：在平均电压差值的绝对值小于或等于第一电压阈值，并且第一持续时长大于预设时长时，确定上母线电容与下母线电容处于电压均衡状态，其中，第一持续时长为平均电压差值的绝对值小于或等于第一电压阈值的持续时长；在平均电压差值的绝对值大于第一电压阈值，并且小于或等于第二电压阈值时，确定目标均衡单元为均压控制环路，其中，第一电压阈值小于第二电压阈值；在平均电压差值的绝对值大于第二电压阈值时，确定目标均衡单元为平衡桥单元。
进一步的，基于场景观测的逆变器的控制方法还包括：在目标均衡单元为平衡桥单元时，控制第一平衡桥开关与第二平衡桥开关互补导通，以对上母线电容的平均电压与下母线电容的平均电压进行均衡处理，其中，平衡桥单元至少包括第一平衡桥开关与第二平衡桥开关。
进一步的，基于场景观测的逆变器的控制方法还包括：在目标均衡单元为均压控制环路时，获取平均电压差值以及均压控制环路的工作状态标识，其中，均压控制环路的工作状态标识表征均压控制环路是否处于使能状态；根据平均电压差值以及均压控制环路的工作状态标识，确定注入母线电容单元的母线中点的直流电流指令值，其中，母线中点为上母线电容与下母线电容的公共节点；根据直流电流指令值以及两相交流电流的共模分量确定均压控制调制电压指令值，其中，两相交流电流为流经母线电容单元的第一相交流电和第二相交流电；根据均压控制调制电压指令值控制调制控制器生成开关控制信号；根据开关控制信号调节逆变器中的逆变开关单元的占空比；根据占空比调节上母线电容的平均电压和下母线电容的平均电压。
进一步的，基于场景观测的逆变器的控制方法还包括：计算平均电压差值与均压控制环路的工作状态标识的乘积，得到均压控制指令值；对均压控制指令值进行调整，确定注入母线电容单元的母线中点的直流电流指令值。
进一步的，基于场景观测的逆变器的控制方法还包括：计算直流电流指令值与两相交流电流的共模分量的差值，得到直流电流总指令值；对直流电流总指令值进行调节，得到均压控制调制电压指令值。
进一步的，基于场景观测的逆变器的控制方法还包括：获取逆变器交流控制环路输出的并网电流控制调制电压指令值；计算并网电流控制调制电压指令值与均压控制调制电压指令值之和，得到第一相总调制指令；基于第一相总调制指令生成对逆变开关单元中的第一相开关管的开关控制信号；对并网电流控制调制电压指令值进行取反操作，并计算取反后的并网电流控制调制电压指令值与均压控制调制电压指令值之和，得到第二相总调制指令；基于第二相总调制指令生成对逆变开关单元中的第二相开关管的开关控制信号。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种基于场景观测的逆变器的控制装置，应用于光伏电源的逆变器系统中，逆变器系统至少包括逆变器及均压控制环路，逆变器至少包括母线电容单元和平衡桥单元，母线电容单元至少包括上母线电容和下母线电容，该装置包括：获取模块，用于获取流经母线电容单元的第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量；第一确定模块，用于在第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量不同时，根据第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量确定共模直流分量；统计模块，用于统计在预设场景观测周期内检测到共模直流分量的场景观测次数；第二确定模块，用于根据场景观测次数从均压控制环路及平衡桥单元中确定目标均衡单元；电压均衡模块，用于控制目标均衡单元对上母线电容的平均电压与下母线电容的平均电压进行均衡处理。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种逆变器系统，该逆变器系统用于执行上述的基于场景观测的逆变器的控制方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，计算机程序被设置为运行时执行上述的基于场景观测的逆变器的控制方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，该电子设备包括一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现用于运行程序，其中，程序被设置为运行时执行上述的基于场景观测的逆变器的控制方法。
在本发明实施例中，采用根据预设场景观测周期内所检测到的共模直流分量的场景观测次数来确定均衡上下母线电容电压的目标均衡单元的方式，以对上母线电容的平均电压与下母线电容的平均电压进行均衡处理，即根据检测到的共模直流分量的次数从平衡桥单元及均压控制环路中确定目标均衡单元，从而在共模直流分量的次数较多时采用的目标均衡单元，与共模直流分量的次数较少时采用的目标均衡单元不同，两种均衡方式相结合，不仅可保证逆变器系统的均衡效率最优，还可提升逆变器系统的稳定性。
由此可见，本申请所提供的方案达到了对母线电容电压进行均衡的目的，从而实现了提高逆变器系统均衡效率的技术效果，进而解决了相关技术中，在对母线电容电压进行均衡时，逆变器系统均衡效率低的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有技术中光储一体的光储系统的示意图；
图2是根据本发明实施例的一种逆变器系统的示意图；
图3是根据本发明实施例的一种逆变器的示意图；
图4是根据本发明实施例的一种逆变开关单元内开关管的驱动波形示意图；
图5是根据本发明实施例的一种逆变开关单元内开关管的驱动波形示意图；
图6是根据本发明实施例的一种两相交流电的参考方向示意图；
图7是根据本发明实施例的一种基于场景观测的逆变器的控制方法的流程图；
图8是根据本发明实施例的一种均压控制环路的均衡方法的流程图；
图9是根据本发明实施例的一种母线中点直流电流流通路径的示意图；
图10是根据本发明实施例的一种逆变开关单元内开关管的驱动波形示意图；
图11是根据本发明实施例的一种逆变开关单元内开关管的驱动波形示意图；
图12是根据本发明实施例的一种基于场景观测的逆变器的控制装置的示意图；
图13是根据本发明实施例的一种可选的电子设备的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，本发明所涉及的相关信息（包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等）和数据（包括但不限于用于展示的数据、分析的数据等），均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。例如，本系统和相关用户或机构间设置有接口，在获取相关信息之前，需要通过接口向前述的用户或机构发送获取请求，并在接收到前述的用户或机构反馈的同意信息后，获取相关信息。
实施例1
根据本发明实施例，提供了一种基于场景观测的逆变器的控制方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
此外，还需要说明的是，本实施例所提供的方案可应用于光伏电源的逆变器系统中，即逆变器系统可作为本实施例所提供方法的执行主体。另外，图2示出了一种可选的逆变器系统的结构示意图，由图2可知，该逆变器系统至少包括逆变器及均压控制环路，逆变器至少包括母线电容单元及平衡桥单元。以下将结合图2所示的逆变器系统对本实施例所提供的方法进行解释说明。
在对本申请所提供的母线电容电压的均衡策略进行说明之前，首先介绍一下逆变器。图3示出了一种可选的逆变器电路的示意图，如图3所示，逆变器100包括母线电容单元110、平衡桥单元120、逆变开关单元130、滤波单元140、并离网切换单元150、并网端口161和重要负载端口162。其中，母线电容单元110、平衡桥单元120和逆变开关单元130依次连接，其中，逆变器100中母线电容单元110、平衡桥单元120、逆变开关单元130、滤波单元140及并离网切换单元150依次连接，并网端口161和重要负载端口162的中性线端点均通过并离网切换单元150连接中线N。
可选的，由图3可知，母线电容单元110包括串联在正直流母线与负直流母线之间的上母线电容C1和下母线电容C2，上母线电容C1与下母线电容C2的共节点形成母线中点DN，正直流母线与负直流母线之间用于接收来自光伏电池或家用储能电池输出的直流电（即母线电压）Udc，在图3中，Udc1为上母线电容C1的平均电压，Udc2为下母线电容C2的平均电压。
如图3所示，平衡桥单元120包括串联连接在正直流母线与负直流母线之间的第一平衡桥开关S1和第二平衡桥开关S2，以及连接在母线中点DN与第一平衡桥开关S1和第二平衡桥开关S2的共节点之间的功率电感L0。
逆变开关单元130用于将直流侧接收的母线电压Udc逆变为交流侧的交流电，其中，逆变开关单元130包括多个开关管，直流侧连接在正直流母线与负直流母线之间，用于接收母线电压Udc，交流侧包括第一相输出端A、第二相输出端B和中线N，第一相输出端A用于输出第一相交流电I1，第二相输出端B用于输出第二相交流电I2，中线N连接母线中点DN以及并网端口161的中性线端点N-Grid和重要负载端口162的中性线端点N-Load。
需要说明的是，逆变开关单元130可为任何能将直流电逆变为交流电的开关单元，如单相T型三电平拓扑或I型三电平拓扑，本申请对逆变开关单元130的具体结构不做限定。其中，图3以T型三电平拓扑为例，逆变开关单元130包括串联连接在正直流母线与负直流母线之间的A相第一开关AS1和A相第四开关AS4形成的第一开关桥臂、串联连接在正直流母线与负直流母线之间的B相第一开关BS1与B相第四开关BS4形成的第二开关桥臂，A相第一开关AS1与A相第四开关AS4的连接点为第一相输出端A，B相第一开关BS1与B相第四开关BS4的连接点为第二相输出端B。此外，逆变开关单元130还包括A相第二开关AS2与A相第三开关AS3串联形成的第一串联开关单元，B相第二开关BS2与B相第三开关BS3串联形成的第二串联开关单元，第一串联开关单元连接在第一相输出端A与逆变器100的中线N之间，第二串联开关单元连接在第二相输出端B与逆变器100的中线N之间，逆变器100的中线N连接母线中点DN。
需要说明的是，由于逆变器两相电压反相，对应开关管的驱动波形也对应相差半个周期。例如，图4和图5均示出了逆变开关单元内开关管的驱动波形示意图，其中，在图4中，A相调制波仅包含常规正弦调制波；在图5中，B相调制波仅包含常规正弦调制波。对比图4和图5可知，A相第一开关AS1和B相第四开关BS4驱动相同，A相第三开关AS3和B相第二开关BS2驱动相同，A相第二开关AS2和B相第三开关BS3驱动相同，A相第四开关AS4和B相第一开关BS1驱动相同，相位相差半个周期。
更进一步的，如图3所示，逆变器电路还包括滤波单元140和并离网切换单元150。其中，滤波单元140包括第一滤波电感L1、第二滤波电感L2、第一滤波电容C11、第二滤波电容C22。第一滤波电感L1连接在第一相输出端A与第二滤波电容C22的第一端之间，第二滤波电感L2连接在第二相输出端B与第一滤波电容C11的第一端之间，第一滤波电容C11的第二端和第二滤波电容C22的第二端连接中线N。
并离网切换单元150，连接在滤波单元140与并网端口161和重要负载端口162之间，用于实现将逆变开关单元130的交流侧输出在并网端口161和重要负载端口162之间切换或同时连接并网端口161和重要负载端口162,并网端口161和重要负载端口162的中性线端点均通过并离网切换单元150连接中线N。
需要说明的是，本申请并不限定并离网切换单元150的具体结构，只要其可实现上述功能即可。如图3所示的并离网切换单元150为一实施例，其包括连接在第二滤波电容C22的第一端与第一节点d1之间的选择开关CS1、连接在第一滤波电容C11的第一端与第二节点d2之间的选择开关CS2、连接在中线N与第三节点d3之间的选择开关CS3、连接在第一节点d1与重要负载端口162的第一相端点L1-Load之间的选择开关DS1、连接在第二节点d2与重要负载端口162的第二相端点L2-Load之间的选择开关DS2、连接在第三节点d3与重要负载端口162的中性线端点N-Load之间的选择开关DS3、连接在第一节点d1与并网端口161的第一相端点L1-Grid之间的选择开关ES1、连接在第二节点d2与并网端口161的第二相端点L2-Grid之间的选择开关ES2、连接在第三节点d3与并网端口161的中性线端点N-Grid之间的选择开关ES3。
可选的，当选择开关CS1、选择开关CS2、选择开关CS3、选择开关DS1、选择开关DS2和选择开关DS3导通时，逆变开关单元130的交流侧输出切至重要负载端口162。当选择开关CS1、选择开关CS2、选择开关CS3、选择开关ES1、选择开关ES2和选择开关ES3导通时，逆变开关单元130的交流侧输出切至并网端口161。当上述选择开关均导通时，逆变开关单元130的交流侧输出同时切至重要负载端口162和并网端口161。如此，电网中性线和重要负载中性线通过并离网切换单元150连接至母线中点DN和逆变器100的中线N。
可选的，如图3所示，并网端口161连接交流两相三线制电网，两相电网相位相反。
当调制波仅包含常规正弦调制波时，即没有直流电流注入至母线中点DN，故不会产生额外的直流分量调制波，开关驱动波形如图4和图5所示。流过上母线电容C1的电流为（-I2，-I1），流过下母线电容C2的电流为（+I1，+I2），由于两相电流在正负半周期时对称，因此，一个基波周期内正常的正弦电流不会对母线电容电压产生影响，也即不会引起上下母线电容电压产生直流偏差，第二相交流电I2和第一相交流电I1的参考方向如图3和图6所示。
经研究发现，正常并网时，A、B两相调制波表达式为公式（1），其中，M为调制度，ω为电网角频率，两相相同：
Figure 635266DEST_PATH_IMAGE001
（1）
A相第一开关AS1的平均占空比为公式（2）、A相第四开关AS4的平均占空比为公式（3）、B相第一开关BS1的平均占空比为公式（4）以及B相第四开关BS4的平均占空比为公式（5）：
Figure 552406DEST_PATH_IMAGE002
（2）
Figure 394460DEST_PATH_IMAGE003
（3）
Figure 350521DEST_PATH_IMAGE004
（4）
Figure 164894DEST_PATH_IMAGE005
（5）
AB两相的电流表达式为公式（6），Iac为基波电流幅值，IdcA为第一相交流电I1的直流分量，IdcB为第二相交流电I2的直流分量，正常情况下无直流分量，即IdcA=IdcB=0，
Figure 49673DEST_PATH_IMAGE006
（6）
根据图6所示电流路径容易得到，上母线电容对逆变器电路部分的电流同两相占空比与并网电流的关系如公式（7）, 下母线电容对逆变器电路部分的电流同两相占空比与并网电流的关系如公式（8）：
Figure 379023DEST_PATH_IMAGE007
（7）
Figure 577923DEST_PATH_IMAGE008
（8）
将公式（1）到（6）代入公式（7）可得上母线电容电流表达式（9），将公式（1）到（6）代入公式（8）可得下母线电容电流表达式（10）：
Figure 872901DEST_PATH_IMAGE009
（9）
Figure 131844DEST_PATH_IMAGE010
（10）
对公式（9）做积分计算，可得上母线电容平均电流表达式（11）；对公式（10）做积分计算，即可得下母线电容平均电流表达式（12）：
Figure 886173DEST_PATH_IMAGE011
（11）
Figure 13398DEST_PATH_IMAGE012
（12）
通过公式（11）和（12）可知，当IdcA=-IdcB时（也即直流分量在两相之间流通，不流入N线，可称此时的直流分量为差模直流分量），直流电流分量不影响直流母线电压均衡控制，上下电容电流平均值相同，也即电容电压平均值不发生偏移。
通过公式（11）和（12）还可知，当IdcA≠-IdcB时（也即直流分量在一相内流通，流入N线，对应地可称此时的流入一相内的直流电流分量为共模直流分量），直流电流分量影响直流母线电压均衡控制，并且上下电容电流平均值差异由IdcA+IdcB决定。由于中线N部分对于电流的直流分量的等效阻抗低，直流电流分量将通过并离网切换单元150、中线N注入至母线中点DN，而导致上下母线电容充放电不均衡，进而引起上下母线电容电压产生直流偏差。
在实际应用中，重要负载可以连接在L1-Load与N-Load或者L2-Load与N-Load之间，普通负载可以连接在L1-Grid与N-Grid或者L2-Grid与N-Grid之间。显然，不论是在正常并网时普通负载的投切，还是并网或离网时重要负载的投切，均会产生IdcA≠-IdcB的直流电流分量，会导致逆变器内部直流母线上下母线电容电压产生直流偏差，较大的直流不平衡负载将触发逆变器停机保护，导致系统可靠性差。
另外，对于空调、水泵、大功率取暖设备等负载，启动之后，其间断性运行，因此，可能会导致一段时间有直流电流分量，一段时间没有直流电流分量。因此，为了负载的平稳运行，动态性能最佳的方式是一直利用平衡桥单元120对母线电压进行平衡控制。逆变器根据上下母线电容电压均值差异作为反馈值输入平衡桥均压环，平衡桥均压环输出第一平衡桥开关S1和第二平衡桥开关S2的占空比。此方案由于平衡桥单元120一直处于工作状态，增加了额外的功率损耗，降低了系统整体效率。
基于当IdcA=-IdcB时，直流电流分量不影响直流母线电压均衡控制；当IdcA≠-IdcB时，直流电流分量影响直流母线电压均衡控制。本申请一实施例中，提供了图7所示的基于场景观测的逆变器的控制方法，该方法可应用于图2所示的逆变器系统中，以提高图3所示的逆变器的效率及可靠性。
可选的，如图7所示，该方法包括如下步骤：
步骤S702，获取流经母线电容单元的第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量。
步骤S704，在第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量不同时，根据第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量确定共模直流分量。
需要说明的是，在第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量相同时，直流电流分量不影响直流母线电压的均衡控制，即上母线电容与下母线电容处于电压均衡状态；而在第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量不同时，直流电流分量影响直流母线电压均衡控制，即上母线电容与下母线电容处于电压不均衡状态，需对上母线电容的平均电压与下母线电容的平均电压进行均衡处理。
步骤S706，统计在预设场景观测周期内检测到共模直流分量的场景观测次数。
可选的，如图2所示，图2所示的逆变器系统除包括图3中的逆变器100之外，还包括计算模块510、判断模块520、均压控制环路530、第一加法运算单元541、A相PWM控制器542、电流控制环路550、反向单元561、第二加法运算单元562、B相PWM控制器563、第一控制器570。
其中，计算模块510可接收逆变器第一相交流电I1的直流分量IdcA和第二相交流电I2的直流分量IdcB，并对其进行运算，从而得到共模直流分量SUM_IdcAB，并将共模直流分量SUM_IdcAB发送至判断模块520，以使判断模块520统计预设场景观测周期内的共模直流分量SUM_IdcAB的次数，进而根据共模直流分量SUM_IdcAB的次数来确定目标均衡单元。
步骤S708，根据场景观测次数从均压控制环路及平衡桥单元中确定目标均衡单元。
可选的，如图2所示，判断模块520根据场景观测次数从均压控制环路及平衡桥单元中确定目标均衡单元。在图2中，ENB为平衡桥单元120的工作状态标识，其中，ENB=1时，使能平衡桥单元120，即使用平衡桥单元120作为目标均衡单元；ENV为均压控制环路530的工作状态标识，其中，ENV=1时，使能均压控制环路530，即使用均压控制环路530作为目标均衡单元。判断模块520根据比对结果来为ENB和ENV赋值，以确定目标均衡单元。
步骤S710，控制目标均衡单元对上母线电容的平均电压与下母线电容的平均电压进行均衡处理。
需要说明的是，如图2所示，对于不同的目标均衡单元，其母线电容电压的均衡策略是不同的，其中，在目标均衡单元为平衡桥单元时，通过第一控制器570来对平衡桥单元120中的平衡桥开关进行控制；而目标均衡单元为均压控制环路时，通过A相PWM控制器542和B相PWM控制器562对逆变开关单元130中的各个开关管进行控制，具体的控制策略将在下文中进行详细说明。
基于上述步骤S702至步骤S710所限定的方案，可以获知，在本发明实施例中，采用根据预设场景观测周期内所检测到的共模直流分量的场景观测次数来确定均衡上下母线电容电压的目标均衡单元的方式，以对上母线电容的平均电压与下母线电容的平均电压进行均衡处理，即根据检测到的共模直流分量的次数从平衡桥单元及均压控制环路中确定目标均衡单元，从而在共模直流分量的次数较多时采用的目标均衡单元，与共模直流分量的次数较少时采用的目标均衡单元不同，两种均衡方式相结合，不仅可保证逆变器系统的均衡效率最优，还可提升逆变器系统的稳定性。
由此可见，本申请所提供的方案达到了对母线电容电压进行均衡的目的，从而实现了提高逆变器系统均衡效率的技术效果，进而解决了相关技术中，在对母线电容电压进行均衡时，逆变器系统均衡效率低的技术问题。
在一种可选的实施例中，在统计在预设场景观测周期内检测到共模直流分量的场景观测次数之前，判断模块520需确定场景观测次数。
具体的，判断模块520首先获取流经母线电容单元的电流的基波电流幅值，计算共模直流分量与第一预设数值的乘积，得到第一目标数值，并计算基波电流幅值与第二预设数值的乘积，得到第二目标数值；然后，计算第一目标数值与第二目标数值之间的比对，得到目标比值。
可选的，判断模块520首先计算2倍（即第一预设数值）的共模直流分量SUM_IdcAB的绝对值，得到第一目标数值；同时计算基波电流幅值与π（即第二预设数值）的乘积，得到第二目标数值；然后，计算第一目标数值与第二目标数值之间的比值，即可得到目标比值。
在得到上述目标比值之后，判断模块520进一步比对目标比值与两个预设比值之间的大小关系，以确定是否统计场景观测次数。
可选的，在目标比值大于或等于第一预设比值时，确定目标均衡单元为平衡桥单元。
即当目标比值大于第一预设比值Pth1时，判断模块520输出ENB=1，ENV=0，ENB为平衡桥单元120工作状态标识，ENV为均压控制环路的工作状态标识，其值为1时表明使能该功能模块，其值为0时表明不使能该功能模块。ENB=1，ENV=0时，使能平衡桥单元120，不使能均压控制环路。此时，逆变器系统流入的共模直流分量较大，需要逆变器启动平衡桥单元120来保证负载的动态特性。可选的，Pth1可以为0.5%。
可选的，在目标比值大于或等于第二预设比值，并且，小于第一预设比值时，确定统计预设场景观测周期内的场景观测次数，其中，第一预设比值大于第二预设比值。
即当目标比值大于等于第二预设比值Pth2，并且小于第一预设比值Pth1时，按时间间隔T1（例如，30秒、1分钟、2分钟等）记录一次逆变器系统总的共模直流分量SUM_IdcAB的产生次数（即场景观测次数）NIdc。然后，判断一个场景观测周期Tscen内（例如，10分钟、20分钟、30分钟等）即场景观测次数NIdc与场景观测阈值次数NIdcth（例如，3、5、7等）的关系。
进一步的，在获取到了场景观测次数之后，判断模块520根据场景观测次数从均压控制环路及平衡桥单元中确定目标均衡单元。
具体的，在场景观测次数大于或等于场景观测阈值时，确定目标均衡单元为平衡桥单元。
即在NIdc≥NIdcth时，判断模块520输出ENB=1，ENV=0，也即使能平衡桥单元120。此时表明逆变器所在场景中有频繁运行于产生共模直流电流的负载，为保证动态特性，逆变器需要启动平衡桥工作。
可选的，在场景观测次数小于场景观测阈值时，计算上母线电容的平均电压与下母线电容的平均电压的差值，得到平均电压差值，根据平均电压差值确定目标均衡单元。
具体的，如图2所示，计算模块510接收逆变器第一相交流电I1的直流分量IdcA和第二相交流电I2的直流分量IdcB，计算两者之和，得到总的共模直流分量SUM_IdcAB，如公式（13）；同时，计算模块510还可接收上母线电容C1电压平均值Udc1和下母线电容C2电压平均值Udc2，计算两者之和，得到母线电容平均电压差值ΔUdc，如公式（14），
Figure 536783DEST_PATH_IMAGE013
（13）
Figure 527480DEST_PATH_IMAGE014
（14）
即在NIdc<NIdcth时，判断模块520输出ENB=0，此时表明逆变器所在场景中的负载可能只是偶尔或不产生共模直流电流，为保证系统效率，不使能平衡桥单元120。判断模块520继续判断平均电压差值ΔUdc的绝对值与预设电压阈值之间的大小关系，并根据判断结果来确定目标均衡单元。
需要说明的是，计算模块510可将上母线电容的电压平均值Udc1和下母线电容的电压平均值Udc2做差后，经低通滤波器获得母线电容的平均电压差值ΔUdc。也可为，上母线电容的电压平均值Udc1和下母线电容的电压平均值Udc2分别经低通滤波器后，计算两者的差值，得到母线电容的平均电压差值ΔUdc。其中，图2中未示出低通滤波器。
具体的，在平均电压差值的绝对值小于或等于第一电压阈值，并且第一持续时长大于预设时长时，确定上母线电容与下母线电容处于电压均衡状态，其中，第一持续时长为平均电压差值的绝对值小于或等于第一电压阈值的持续时长。
即在平均电压差值ΔUdc的绝对值小于等于第一电压阈值Udcth1，且第一持续时长Thold大于预设时长Tth时，判断模块520输出ENV=0， ENB=0，也即不使能均压控制环路，同时也不使能平衡桥单元120，此时，上母线电容与下母线电容处于电压均衡状态。
可选的，在平均电压差值的绝对值大于第一电压阈值，并且小于或等于第二电压阈值时，确定目标均衡单元为均压控制环路，其中，第一电压阈值小于第二电压阈值。
即在平均电压差值ΔUdc的绝对值大于第一电压阈值Udcth1，并且小于或等于第二电压阈值Udcth2时，判断模块520输出ENV=1，ENB=0，也即使能均压控制环路，但不使能平衡桥单元120，此时，均压控制环路作为目标均衡单元来实现上母线电容的平均电压与所述下母线电容的平均电压的均衡。
可选的，在平均电压差值的绝对值大于第二电压阈值时，确定目标均衡单元为平衡桥单元。
即在平均电压差值ΔUdc的绝对值大于第二电压阈值Udcth2时，判断模块520输出ENV=0，ENB=1，也即不使能均压控制环路，使能平衡桥单元120。在该场景中，突然有负载产生过大的共模直流电流导致逆变器母线电压失去平衡，需要平衡桥启动来维持动态特性。
进一步的，在确定了目标均衡单元之后，逆变器系统即可控制目标均衡单元对上母线电容的平均电压与下母线电容的平均电压进行均衡处理。
具体的，在目标均衡单元为平衡桥单元时，控制第一平衡桥开关与第二平衡桥开关互补导通，以对上母线电容的平均电压与下母线电容的平均电压进行均衡处理，其中，平衡桥单元至少包括第一平衡桥开关与第二平衡桥开关。
具体的，在ENB=1时，使能平衡桥单元120，则如图2所示，平衡桥单元120的第一平衡桥开关S1与第二平衡桥开关S2互补导通，并经功率电感L0，以平衡上母线电容C1和下母线电容C2上的电压。由此可见，当使能平衡桥单元120时，平衡桥单元120会一直有功率损耗，从而增加了逆变器额外的功率损耗，降低了系统整体效率。在ENB=0时，不使能平衡桥单元120，则平衡桥单元120的第一平衡桥开关S1与第二平衡桥开关S2均不导通。在实际应用中，第一控制器570还可接收上下母线电容的平均电压差值ΔUdc，并将ΔUdc作为反馈值输入平衡桥均压环路，平衡桥均压环输出第一平衡桥开关S1与第二平衡桥开关S2的开关控制信号。
在一种可选的实施例中，在目标均衡单元为均压控制环路时，可通过图8所示的均压控制环路的均衡方法来实现上母线电容的平均电压和下母线电容的平均电压的均衡。如图8所示，该过程包括如下步骤：
步骤S81，获取平均电压差值以及均压控制环路的工作状态标识，其中，均压控制环路的工作状态标识表征均压控制环路是否处于使能状态。
步骤S82，根据平均电压差值以及均压控制环路的工作状态标识，确定注入母线电容单元的母线中点的直流电流指令值，其中，母线中点为上母线电容与下母线电容的公共节点。
具体的，首先，计算平均电压差值与均压控制环路的工作状态标识的乘积，得到均压控制指令值；然后，对均压控制指令值进行调整，确定注入母线电容单元的母线中点的直流电流指令值。
可选的，如图2所示，均压控制环路530包括乘法器、第一调节器532、第一运算单元533、第二调节器534。其中，乘法器可接收母线电容的平均电压差值ΔUdc和均压控制环路的工作状态标识ENV，并对两者进行乘法运算，得到均压控制指令ΔUdc*。然后，第一调节器532接收均压控制指令ΔUdc*，对均压控制指令ΔUdc*进行PI（线性控制）调节得到需注入母线中点DN的直流电流指令值Idc*。
需要说明的是，第一调节器可为PI调节器或P调节器等。本申请对调节器的具体类型不做限定。
步骤S83，根据直流电流指令值以及两相交流电流的共模分量确定均压控制调制电压指令值，其中，两相交流电流为流经母线电容单元的第一相交流电和第二相交流电。
具体的，首先，计算直流电流指令值与两相交流电流的共模分量的差值，得到直流电流总指令值，然后，对直流电流总指令值进行调节，得到均压控制调制电压指令值。
可选的，如图2所示，第一运算单元533接收直流电流指令值Idc*和第一相交流电I1与第二相交流电I2的共模分量I*，并计算直流电流指令值Idc*与共模分量I*的差值，得到直流电流总指令值Idca*；第二调节器534接收直流电流总指令值Idca*，对直流电流总指令值Idca*进行PI调节，得到均压控制调制电压指令Vdc*。
需要说明的是，第一相交流电I1与第二相交流电I2的共模分量I*可为第一相交流电I1与第二相交流电I2之和经低通滤波器（LPF）后获得。也可为第一相交流电I1经低通滤波器后与第二相交流电I2经低通滤波器后，再计算两者之后，从而得到共模分量I*。
此外，还需要说明的是，第二调节器可为PI调节器或P调节器等。本申请对调节器的具体类型不做限定。
步骤S84，根据均压控制调制电压指令值控制调制控制器生成开关控制信号。
具体的，在获取逆变器交流控制环路输出的并网电流控制调制电压指令值之后，计算并网电流控制调制电压指令值与均压控制调制电压指令值之和，得到第一相总调制指令；然后，基于第一相总调制指令生成对逆变开关单元中的第一相开关管的开关控制信号；对并网电流控制调制电压指令值进行取反操作，并计算取反后的并网电流控制调制电压指令值与均压控制调制电压指令值之和，得到第二相总调制指令；最后，基于第二相总调制指令生成对逆变开关单元中的第二相开关管的开关控制信号。
可选的，如图2所示，电流控制环路550包括：减法运算单元551及调节器552。减法运算单元551接收第一相电流I1与第二相电流I2的差以及并网电流指令值IL*，并计算第一相电流I1与第二相电流I2的差与并网电流指令值IL*的差值，得到并网电流控制调制电流指令值IL1*；然后，调节器552接收并网电流控制调制电流指令值IL1*，对并网电流控制调制电流指令值IL1*进行PI调节，得到并网电流控制调制电压指令值VL*。
需要说明的是，电流控制环路550可为业界任何可用的电流控制环路，本申请对其不做具体限定。
此外，还需要说明的是，调节器552可为PI调节器或P调节器等。本申请对调节器的具体类型不做限定。
进一步的，如图2所示，在得到并网电流控制调制电压指令VL*之后，第一加法运算单元541接收逆变器电流控制环路550输出的并网电流控制调制电压指令VL*和均压控制调制电压指令Vdc*，计算两者之和，得到A相总调制指令VMA*（即第一相总调制指令）。然后，A相PWM控制器542接收A相总调制指令VMA*，输出逆变开关单元130中A相开关管的开关控制信号（即第一相开关管的开关控制信号）。
反向单元561接收并网电流控制调制电压指令值VL*，并对其进行取反操作，得到负向并网电流控制调制电压指令值-VL*；第二加法运算单元562接收负向并网电流控制调制电压指令值-VL*和均压控制调制电压指令值Vdc*，并计算两者之和，得到B相总调制指令VMB*（即第二相总调制指令）。B相PWM控制器563，接收B相总调制指令VMB*，输出逆变开关单元130中B相开关管的开关控制信号（即第二相开关管的开关控制信号）。
步骤S85，根据开关控制信号调节逆变器中的逆变开关单元的占空比。
步骤S86，根据占空比调节上母线电容的平均电压和下母线电容的平均电压。
具体的，当ENV=1时，使能均压控制环路530，均压控制环路530输出的均压控制调制电压指令值Vdc*的绝对值大于0，此时，根据母线电容的平均电压差值ΔUdc和共模分量I*，来向电流控制环路550的输出中加入直流偏移量；当ENV=0时，均压控制调制电压指令值Vdc*等于0，不影响电流控制环路550的原来工作状态。
需要说明的是，在ENV=1时，逆变开关单元130中的至少一开关管的占空比大于，在ENV=0时该开关管的占空比。
以图2所示的逆变开关单元130为例，当上母线电容C1的电压平均值Udc1大于下母线电容C2的电压平均值Udc2，且ENV=1时，均压控制调制电压指令值Vdc*的绝对值大于0，使得A相第一开关AS1和B相第四开关BS4的占空比大于在ENV=0时A相第一开关AS1和B相第四开关BS4的占空比，此时，向母线中点DN注入直流调制电流，该直流调制电流抵消负载投切引入的直流电流，使得上下母线电容电压平均值均衡。图9示出了逆变器注入直流调制时，母线中点直流电流流通路径，图10示出了A相调制波包含常规正弦调制波和直流调制波时，逆变开关单元内开关管的驱动波形，图11示出了B相调制波包含常规正弦调制波和直流调制波时，逆变开关单元内开关管的驱动波形示意图。与图4和图5相比可知，A相第一开关AS1和B相第四开关BS4的占空比增大。
同理的，当上母线电容C1的电压平均值Udc1小于下母线电容C2的电压平均值Udc2，ENV=1时，均压控制调制电压指令值Vdc*的绝对值大于0，均压控制调制电压指令值Vdc*小于0，使得A相第四开关AS4和B相第一开关BS1的占空比大于在ENV=0时A相第四开关AS4和B相第一开关BS1的占空比，此时，向母线中点DN注入的直流调制电流抵消负载投切引入的直流电流，使得上下母线电容电压平均值均衡。
需要说明的是，含直流特性的不平衡负载的瞬时投切，使得直流不平衡负载形成的直流电流通过逆变器100中线N注入至母线中点DN，而导致上下母线电容充放电不均衡，逆变器直流母线电容电压波动，这是瞬时动态。基于同样机理，根据母线电容的平均电压差值ΔUdc和实际的两相电流的共模分量I*，向逆变器电流控制环路输出的并网电流控制调制电压指令值VL*中，增加均压控制调制电压指令值Vdc*，而向电流控制环路加入直流调制波，以增大逆变开关单元130中至少一开关管的开关控制信号的占空比，而向逆变器母线中点DN注入一个等效的反向瞬态直流电流，这就可以平衡直流母线电容电压平均值。由此可见，通过在逆变器控制器中加入上述的均压控制环路530改变开关管的占空比就可以实现这个瞬态直流电流的注入，无功率损耗。
此外，还需要说明的是，在实际应用中，A相PWM控制器542、B相PWM控制器563和第一控制器570可集成为同一控制器，也可为单独的控制器。使能平衡桥单元120为现有技术，本申请不做具体描述。
更进一步的，在第一加法运算单元541与A相PWM控制器542之间以及第二加法运算单元562与B相PWM控制器563之间还可以设置归一化处理模块（图2中未示出）。该归一化处理模块可根据A相总调制指令VMA*以及B相总调制指令VMB*与直流母线电压平均值的二分之一进行归一化处理，得到归一化的调制指令。
需要说明的是，为避免过调制，需要将直流母线电压往上升为（1+k1）*k2倍母线电压。如果归一化的调制指令绝对值的最大值大于1，则获取对应的差值系数k1，并在下一个控制周期控制直流母线电压为（1+k1）*k2倍的母线电压，其中，k2优选取1/0.99。即将调制度最大值控制在99%以内，以通过提升母线电压来防止增加均压控制调制指令之后发生过调制，以避免过调制使得均压控制环路530效果变差或无效果，导致的并网电流畸变。
如上所述，利用当IdcA=-IdcB时，直流电流分量不影响直流母线电压均衡控制；当IdcA≠-IdcB时，直流电流分量影响直流母线电压均衡控制这一特征作为场景的观测量，当在一段时间内检测到多次共模直流分量时，判定此场景下有需要性能最优的负载需要供电，一直启动平衡桥；而当一定时间内偶尔检测到一次或无直流分量，则关闭平衡桥，使逆变器的均压控制环路根据母线电容的平均电压差值ΔUdc和共模分量I*在小范围均衡母线，从而提高了逆变器系统的效率，优化了系统性能，提高了逆变器系统的可靠性。
实施例2
根据本发明实施例，还提供了一种基于场景观测的逆变器的控制装置的实施例，应用于光伏电源的逆变器系统中，逆变器系统至少包括逆变器及均压控制环路，逆变器至少包括母线电容单元和平衡桥单元，其中，图12是根据本发明实施例的一种可选的基于场景观测的逆变器的控制装置的示意图，如图12所示，该装置包括：获取模块1201、第一确定模块1203、统计模块1205、第二确定模块1207以及电压均衡模块1209。
其中，获取模块1201，用于获取流经母线电容单元的第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量；第一确定模块1203，用于在第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量不同时，根据第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量确定共模直流分量；统计模块1205，用于统计在预设场景观测周期内检测到共模直流分量的场景观测次数；第二确定模块1207，用于根据场景观测次数从均压控制环路及平衡桥单元中确定目标均衡单元；电压均衡模块1209，用于控制目标均衡单元对上母线电容的平均电压与下母线电容的平均电压进行均衡处理。
可选的，基于场景观测的逆变器的控制装置还包括：第三确定模块，用于在第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量相同时，确定上母线电容与下母线电容处于电压均衡状态。
可选的，基于场景观测的逆变器的控制装置还包括：第一获取模块、第一计算模块、第二计算模块、第三计算模块以及第四确定模块。其中，第一获取模块，用于在统计在预设场景观测周期内检测到共模直流分量的场景观测次数之前，获取流经母线电容单元的电流的基波电流幅值；第一计算模块，用于计算共模直流分量与第一预设数值的乘积，得到第一目标数值；第二计算模块，用于计算基波电流幅值与第二预设数值的乘积，得到第二目标数值；第三计算模块，用于计算第一目标数值与第二目标数值之间的比对，得到目标比值；第四确定模块，用于在目标比值大于或等于第二预设比值，并且，小于第一预设比值时，确定统计预设场景观测周期内的场景观测次数，其中，第一预设比值大于第二预设比值。
可选的，基于场景观测的逆变器的控制装置还包括：第五确定模块，用于在目标比值大于或等于第一预设比值时，确定目标均衡单元为平衡桥单元。
可选的，第二确定模块包括：第六确定模块以及第七确定模块。其中，第六确定模块，用于在场景观测次数大于或等于场景观测阈值时，确定目标均衡单元为平衡桥单元；第七确定模块，用于在场景观测次数小于场景观测阈值时，计算上母线电容的平均电压与下母线电容的平均电压的差值，得到平均电压差值，根据平均电压差值确定目标均衡单元。
可选的，第七确定模块包括：第八确定模块、第九确定模块以及第十确定模块。其中，第八确定模块，用于在平均电压差值的绝对值小于或等于第一电压阈值，并且第一持续时长大于预设时长时，确定上母线电容与下母线电容处于电压均衡状态，其中，第一持续时长为平均电压差值的绝对值小于或等于第一电压阈值的持续时长；第九确定模块，用于在平均电压差值的绝对值大于第一电压阈值，并且小于或等于第二电压阈值时，确定目标均衡单元为均压控制环路，其中，第一电压阈值小于第二电压阈值；第十确定模块，用于在平均电压差值的绝对值大于第二电压阈值时，确定目标均衡单元为平衡桥单元。
可选的，电压均衡模块包括：第一均衡模块，用于在目标均衡单元为平衡桥单元时，控制第一平衡桥开关与第二平衡桥开关互补导通，以对上母线电容的平均电压与下母线电容的平均电压进行均衡处理，其中，平衡桥单元至少包括第一平衡桥开关与第二平衡桥开关。
可选的，电压均衡模块包括：第二获取模块、第十一确定模块、第十二确定模块、第一生成模块、第一调节模块以及第二调节模块。其中，第二获取模块，用于在目标均衡单元为均压控制环路时，获取平均电压差值以及均压控制环路的工作状态标识，其中，均压控制环路的工作状态标识表征均压控制环路是否处于使能状态；第十一确定模块，用于根据平均电压差值以及均压控制环路的工作状态标识，确定注入母线电容单元的母线中点的直流电流指令值，其中，母线中点为上母线电容与下母线电容的公共节点；第十二确定模块，用于根据直流电流指令值以及两相交流电流的共模分量确定均压控制调制电压指令值，其中，两相交流电流为流经母线电容单元的第一相交流电和第二相交流电；第一生成模块，用于根据均压控制调制电压指令值控制调制控制器生成开关控制信号；第一调节模块，用于根据开关控制信号调节逆变器中的逆变开关单元的占空比；第二调节模块，用于根据占空比调节上母线电容的平均电压和下母线电容的平均电压。
可选的，第十一确定模块包括：第四计算模块以及第三调节模块。其中，第四计算模块，用于计算平均电压差值与均压控制环路的工作状态标识的乘积，得到均压控制指令值；第三调节模块，用于对均压控制指令值进行调整，确定注入母线电容单元的母线中点的直流电流指令值。
可选的，第十二确定模块包括：第五计算模块以及第四调节模块。其中，第五计算模块，用于计算直流电流指令值与两相交流电流的共模分量的差值，得到直流电流总指令值；第四调节模块，用于对直流电流总指令值进行调节，得到均压控制调制电压指令值。
可选的，第一生成模块包括：第三获取模块、第六计算模块、第二生成模块、第七计算模块以及第三生成模块。其中，第三获取模块，用于获取逆变器交流控制环路输出的并网电流控制调制电压指令值；第六计算模块，用于计算并网电流控制调制电压指令值与均压控制调制电压指令值之和，得到第一相总调制指令；第二生成模块，用于基于第一相总调制指令生成对逆变开关单元中的第一相开关管的开关控制信号；第七计算模块，用于对并网电流控制调制电压指令值进行取反操作，并计算取反后的并网电流控制调制电压指令值与均压控制调制电压指令值之和，得到第二相总调制指令；第三生成模块，用于基于第二相总调制指令生成对逆变开关单元中的第二相开关管的开关控制信号。
实施例3
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种逆变器系统，逆变器系统可以是图2所示的逆变器系统，该逆变器系统可执行上述实施例1所提供的基于场景观测的逆变器的控制方法。
实施例4
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，计算机程序被设置为运行时执行上述的基于场景观测的逆变器的控制方法。
实施例5
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，其中，图13是根据本发明实施例的一种可选的电子设备的示意图，如图13所示，电子设备包括一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现用于运行程序，其中，程序被设置为运行时执行上述的基于场景观测的逆变器的控制方法。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，可以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，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
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，在本发明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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元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，本发明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全部或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（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种基于场景观测的逆变器的控制方法，其特征在于，应用于光伏电源的逆变器系统中，所述逆变器系统至少包括逆变器及均压控制环路，所述逆变器至少包括母线电容单元和平衡桥单元，所述母线电容单元至少包括上母线电容和下母线电容，所述方法包括：
获取流经所述母线电容单元的第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量；
在所述第一相交流电的直流分量与所述第二相交流电的直流分量不同时，根据所述第一相交流电的直流分量与所述第二相交流电的直流分量确定共模直流分量；
统计在预设场景观测周期内检测到所述共模直流分量的场景观测次数；
根据所述场景观测次数从所述均压控制环路及所述平衡桥单元中确定目标均衡单元；
控制所述目标均衡单元对所述上母线电容的平均电压与所述下母线电容的平均电压进行均衡处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述第一相交流电的直流分量与所述第二相交流电的直流分量相同时，确定所述上母线电容与所述下母线电容处于电压均衡状态。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在统计在预设场景观测周期内检测到所述共模直流分量的场景观测次数之前，所述方法还包括：
获取流经所述母线电容单元的电流的基波电流幅值；
计算所述共模直流分量与第一预设数值的乘积，得到第一目标数值；
计算所述基波电流幅值与第二预设数值的乘积，得到第二目标数值；
计算所述第一目标数值与所述第二目标数值之间的比对，得到目标比值；
在所述目标比值大于或等于第二预设比值，并且，小于第一预设比值时，确定统计所述预设场景观测周期内的场景观测次数，其中，所述第一预设比值大于所述第二预设比值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述目标比值大于或等于所述第一预设比值时，确定所述目标均衡单元为所述平衡桥单元。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述场景观测次数从所述均压控制环路及所述平衡桥单元中确定目标均衡单元，包括：
在所述场景观测次数大于或等于场景观测阈值时，确定所述目标均衡单元为所述平衡桥单元；
在所述场景观测次数小于所述场景观测阈值时，计算所述上母线电容的平均电压与所述下母线电容的平均电压的差值，得到平均电压差值，根据所述平均电压差值确定所述目标均衡单元。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述平均电压差值确定所述目标均衡单元，包括：
在所述平均电压差值的绝对值小于或等于第一电压阈值，并且第一持续时长大于预设时长时，确定所述上母线电容与所述下母线电容处于电压均衡状态，其中，所述第一持续时长为所述平均电压差值的绝对值小于或等于所述第一电压阈值的持续时长；
在所述平均电压差值的绝对值大于所述第一电压阈值，并且小于或等于第二电压阈值时，确定所述目标均衡单元为所述均压控制环路，其中，所述第一电压阈值小于所述第二电压阈值；
在所述平均电压差值的绝对值大于所述第二电压阈值时，确定所述目标均衡单元为所述平衡桥单元。
7.根据权利要求4至6中任意一项所述的方法，其特征在于，控制所述目标均衡单元对所述上母线电容的平均电压与所述下母线电容的平均电压进行均衡处理，包括：
在所述目标均衡单元为所述平衡桥单元时，控制第一平衡桥开关与第二平衡桥开关互补导通，以对所述上母线电容的平均电压与所述下母线电容的平均电压进行均衡处理，其中，所述平衡桥单元至少包括所述第一平衡桥开关与所述第二平衡桥开关。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，控制所述目标均衡单元对所述上母线电容的平均电压与所述下母线电容的平均电压进行均衡处理，包括：
在所述目标均衡单元为所述均压控制环路时，获取所述平均电压差值以及所述均压控制环路的工作状态标识，其中，所述均压控制环路的工作状态标识表征所述均压控制环路是否处于使能状态；
根据所述平均电压差值以及所述均压控制环路的工作状态标识，确定注入所述母线电容单元的母线中点的直流电流指令值，其中，所述母线中点为所述上母线电容与所述下母线电容的公共节点；
根据所述直流电流指令值以及两相交流电流的共模分量确定均压控制调制电压指令值，其中，所述两相交流电流为流经所述母线电容单元的所述第一相交流电和所述第二相交流电；
根据所述均压控制调制电压指令值控制调制控制器生成开关控制信号；
根据所述开关控制信号调节所述逆变器中的逆变开关单元的占空比；
根据所述占空比调节所述上母线电容的平均电压和所述下母线电容的平均电压。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述平均电压差值以及所述均压控制环路的工作状态标识，确定注入所述母线电容单元的母线中点的直流电流指令值，包括：
计算所述平均电压差值与所述均压控制环路的工作状态标识的乘积，得到均压控制指令值；
对所述均压控制指令值进行调整，确定注入所述母线电容单元的母线中点的直流电流指令值。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述直流电流指令值以及两相交流电流的共模分量确定均压控制调制电压指令值，包括：
计算所述直流电流指令值与所述两相交流电流的共模分量的差值，得到直流电流总指令值；
对所述直流电流总指令值进行调节，得到所述均压控制调制电压指令值。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述均压控制调制电压指令值控制调制控制器生成开关控制信号，包括：
获取所述逆变器的交流控制环路输出的并网电流控制调制电压指令值；
计算所述并网电流控制调制电压指令值与所述均压控制调制电压指令值之和，得到第一相总调制指令；
基于所述第一相总调制指令生成对所述逆变开关单元中的第一相开关管的开关控制信号；
对所述并网电流控制调制电压指令值进行取反操作，并计算取反后的并网电流控制调制电压指令值与所述均压控制调制电压指令值之和，得到第二相总调制指令；
基于所述第二相总调制指令生成对所述逆变开关单元中的第二相开关管的开关控制信号。
12.一种基于场景观测的逆变器的控制装置，其特征在于，应用于光伏电源的逆变器系统中，所述逆变器系统至少包括逆变器及均压控制环路，所述逆变器至少包括母线电容单元和平衡桥单元，所述母线电容单元至少包括上母线电容和下母线电容，所述装置包括：
获取模块，用于获取流经所述母线电容单元的第一相交流电的直流分量与第二相交流电的直流分量；
第一确定模块，用于在所述第一相交流电的直流分量与所述第二相交流电的直流分量不同时，根据所述第一相交流电的直流分量与所述第二相交流电的直流分量确定共模直流分量；
统计模块，用于统计在预设场景观测周期内检测到所述共模直流分量的场景观测次数；
第二确定模块，用于根据所述场景观测次数从所述均压控制环路及所述平衡桥单元中确定目标均衡单元；
电压均衡模块，用于控制所述目标均衡单元对所述上母线电容的平均电压与所述下母线电容的平均电压进行均衡处理。
13.一种逆变器系统，其特征在于，逆变器系统用于执行权利要求1至11中任意一项所述的基于场景观测的逆变器的控制方法。
14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行权利要求1至11任一项中所述的基于场景观测的逆变器的控制方法。
15.一种电子设备，其特征在于，电子设备包括一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现用于运行程序，其中，所述程序被设置为运行时执行权利要求1至11任一项中所述的基于场景观测的逆变器的控制方法。
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