CN117155103A - 逆变器功率控制方法及其相关设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种逆变器功率控制方法及其相关设备，该方法包括：根据逆变器的交流输出功率限值和实际输出功率确定给蓄电池充电的电流指令和每一路光伏输入的电压指令；控制对应光伏电路的电流和电压，确定每一路交流输出功率限值，控制N‑1路的交流电流限值以使N‑1路的实际输出功率等于交流输出功率限值，控制剩余一路交流输出电路的电压按照直流母线电压适应性输出；根据每一路交流电流的限值和直流母线电流指令分别确定每一路的输出电流指令，并按照输出电流指令控制对应每一路输出的电流。通过本发明，解决了直接控制逆变器的所有输出功率到指定功率造成的功率波动的技术问题，达到了减少逆变器在控制输出功率时的功率波动的技术效果。
Description
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，特别是涉及逆变器功率控制方法及其相关设备。
背景技术
逆变器是一种可以将直流电转换成交流电的装置。目前常见的户用逆变器的直流输入主要有光伏和蓄电池，交流输出主要为家庭负载和电网。逆变器的日常应用中需要经常涉及到限功率控制。例如光伏能量充足的时候，逆变器往往需要先满足家庭负荷的用电需求，再多余的电能不是直接流向电网而是给蓄电池充电。这个时候就需要逆变器限制交流输出，将光伏能量用于给蓄电池充电。
目前逆变器最常见的限功率做法是直接控制交流输出功率到指定功率。这种方法控制响应速度快，比较直接，但是功率容易波动。对于直流母线电容较大的逆变器，或将限功率的工作电压设置在远高于最小工作电压的逆变器，它能够承受更大的直流输入功率波动，能提供更多的调节时间给光伏寻找合适的功率点。但是直流母线电容会增加体积和成本，母线电压工作点设置过高会降低效率，并且增加电压应力，在异常情况下增大开关器件损坏的风险。总之，这种限功率方法控制了逆变器的输出，但是很难处理好输入功率的波动，只是将输入功率的波动累积到直流母线电容电压上，一旦累积的功率偏差超过承受值，就会迎来一波输出功率的调整，形成一个较大的功率波动。
针对相关技术中由于直接控制逆变器的所有输出功率到指定功率造成的功率波动的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供的逆变器功率控制方法及其相关设备，至少部分解决直接控制逆变器的所有输出功率到指定功率造成的功率波动的问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种逆变器功率控制方法，包括：根据逆变器的交流输出功率限值和实际输出功率确定给蓄电池充电的电流指令和每一路光伏输入的电压指令，按照所述给蓄电池充电的电流指令和所述每一路光伏输入的电压指令控制对应光伏电路的电流和电压，其中，所述电流指令用于指示给蓄电池充电的电流值；确定每一路交流输出功率限值，基于所述交流输出功率限值和实际输出功率值计算每一路交流电流的限值；根据直流母线电压指令和实际直流母线电压确定出直流母线电流指令；从N路交流输出电路中任选N-1路作为目标线路，计算所述目标线路的交流电流限值以使所述目标线路的每一路实际输出功率等于对应的交流输出功率限值，根据每一路交流电流的限值和所述直流母线电流指令分别确定每一路的输出电流指令，并按照所述输出电流指令控制对应每一路输出的电流，控制剩余一路交流输出电路的电压以按照直流母线电压适应性输出，其中，所述逆变器的交流输出功率限值等于每一路交流输出功率限值之和。
进一步地，根据逆变器的交流输出功率限值和实际输出功率确定每一路光伏输入的电压指令包括：判断所述给蓄电池充电的电流指令是否小于所述蓄电池的最大允许充电电流；如果判断结果为是，则按照最大功率追踪的方法控制每一路光伏输入的电压；如果判断结果为否，则按照确定的每一路光伏输入的电压指令控制每一路光伏输入的电压。
进一步地，所述逆变器为三相逆变器，三相分别为A相、B相及C相，根据所述每一路交流电流的限值和所述直流母线电流指令分别确定每一路的输出电流指令包括：比较直流母线电流指令Ibus和C相的电流限值IClim的大小，取其中最大的值作为A相的电流指令IAref’，再将IAref’与A相本身限功率时的电流限值IALim比较，取其中最小的值作为A相的电流指令IAref；比较直流母线电流指令Ibus和C相的电流限值IClim的大小，取其中最大的值作为B相的电流指令IBref’，再将IBref’与B相本身限功率时的电流限值IBLim比较，取其中最小的值作为B相的电流指令IBref；取直流母线电流指令Ibus作为C相的电流指令ICref。
进一步地，根据每一路交流电流的限值和所述直流母线电流指令分别确定每一路的输出电流指令，并按照所述输出电流指令控制对应每一路输出的电流包括：如果控制A相和B相的电流限值，在A相的实际输出功率PA大于A相的输出功率限值PAlim时，通过PI控制器减小IALim；在PA小于PAlim时增大IALim；在B相的实际输出功率PB大于B相的输出功率限值PBlim时，通过PI控制器减小IBLim；在PB小于PBlim时增大IBLim；如果控制A相和C相的电流限值，在A相的实际输出功率PA大于A相的输出功率限值PAlim时，通过PI控制器减小IALim；在PA小于PAlim时增大IALim；在C相的实际输出功率PC大于C相的输出功率限值PClim时，通过PI控制器增大ICLim；在PC小于PClim时减小ICLim；如果控制B相和C相的电流限值，在B相的实际输出功率PB大于B相的输出功率限值PBlim时，通过PI控制器减小IBLim；在PB小于PBlim时增大IBLim；在C相的实际输出功率PC大于C相的输出功率限值PClim时，通过PI控制器增大ICLim；在PC小于PClim时减小ICLim。
进一步地，根据直流母线电压指令和实际直流母线电压确定出直流母线电流指令包括：在实际直流母线电压Vbus大于直流母线电压指令Vbusref时，增大直流母线电流指令Ibus；在Vbus小于Vbusref时，减小Ibus。
进一步地，根据逆变器的交流输出功率限值和实际输出功率确定给每一路光伏输入的电压指令包括：在实际输出功率Pout大于输出功率限值Plim时，通过PI控制器增大第i路的光伏电压指令Vpvi；在Pout小于Plim时，通过PI控制器减小Vpvi。
根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种逆变器功率控制装置，包括：第一计算单元，用于根据逆变器的交流输出功率限值和实际输出功率确定给蓄电池充电的电流指令和每一路光伏输入的电压指令，按照所述给蓄电池充电的电流指令和所述每一路光伏输入的电压指令控制对应光伏电路的电流和电压，其中，所述电流指令用于指示给蓄电池充电的电流值；确定单元，用于确定每一路交流输出功率限值，基于所述交流输出功率限值和实际输出功率值计算每一路交流电流的限值；第二计算单元，用于根据直流母线电压指令和实际直流母线电压确定出直流母线电流指令；第三计算单元，用于从N路交流输出电路中任选N-1路作为目标线路，计算所述目标线路的交流电流限值以使所述目标线路的每一路实际输出功率等于对应的交流输出功率限值，根据所述每一路交流电流的限值和所述直流母线电流指令分别确定每一路的输出电流指令，并按照所述输出电流指令控制对应每一路输出的电流，控制剩余一路交流输出电路的电压以按照直流母线电压适应性输出，其中，所述逆变器的交流输出功率限值等于每一路交流输出功率限值之和。
根据本发明实施例的一个方面，还提供了一种储能系统，包括：逆变器、光伏PV和蓄电池，其中，所述逆变器用于执行发明实施例所述的方法。
根据本发明实施例的一个方面，还提供了一种电子设备，包括：处理器以及存储程序的存储器，所述程序包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行本发明所述的方法。
根据本发明实施例的一个方面，还提供了一种存储有计算机指令的非瞬时机器可读介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行本发明所述的方法。
本发明实施例通过根据逆变器的交流输出功率限值和实际输出功率确定给蓄电池充电的电流指令和每一路光伏输入的电压指令，按照给蓄电池充电的电流指令和每一路光伏输入的电压指令控制对应光伏电路的电流和电压，其中，电流指令用于指示给蓄电池充电的电流值；确定每一路交流输出功率限值，基于交流输出功率限值和实际输出功率值计算每一路交流电流的限值，根据直流母线电压指令和实际直流母线电压确定出直流母线电流指令；从N路交流输出电路中任选N-1路作为目标线路，计算目标线路的交流电流限值以使目标线路的每一路实际输出功率等于对应的交流输出功率限值，根据每一路交流电流的限值和直流母线电流指令分别确定每一路的输出电流指令，并按照输出电流指令控制对应每一路输出的电流，控制剩余一路交流输出电路的电压以按照直流母线电压适应性输出，其中，逆变器的交流输出功率限值等于每一路交流输出功率限值之和，进而解决了直接控制逆变器的所有输出功率到指定功率造成的功率波动的技术问题，达到了保留一路输出线路用来缓冲输入的功率波动的目的，从而实现了减少逆变器在控制输出功率时的功率波动的技术效果。
本发明的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本发明的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1是根据本发明实施例的逆变器功率控制方法的流程图。
图2是本实施例的限功率方法的流程图。
图3是本实施例的输入功率指令的计算逻辑框图。
图4是本实施例的各相交流限功率的电流计算逻辑框图。
图5是根据本实施例的直流母线电压环指令的计算逻辑示意图。
图6是根据本发明实施例的逆变器功率控制装置的结构框图。
图7是本实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本实施例的实施例。虽然附图中显示了本实施例的某些实施例，然而应当理解的是，本实施例可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本实施例。应当理解的是，本实施例的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本实施例的保护范围。
逆变器的直流输入功率好比进水口的进水速度，交流输出功率好比出水口的出水速度，逆变器的直流电容，好比蓄水池。逆变器的输入功率大于输出功率时，直流电容上的电压就会升高，类似蓄水池的水位上升，反之则下降。相关技术中采用控制交流输出功率的方法就类似限制了出水口的出水速度。
针对上述的相关技术，申请人发现：由于光伏发电功率是容易波动的，功率的控制不太稳定。这就导致输入功率很难和输出功率完全一致。这种功率的波动会转换为直流电容上电压的波动，逆变器不限制功率时，输出功率会按照直流电容电压的大小变化而变化，当直流电容电压升高时，输出功率就增大，促使直流电容电压下降，动态得维持直流电容电压恒定。但是采用限制交流输出功率的限功率方法后，直流电容电压就只能通过调节直流输入功率来维持稳定了，而光伏的特性决定了直流输入功率并不是很好调节。当直流母线电压升高时，还可以强行限制直流输入，但当直流母线下降时，逆变器就必须在其下降到最小工作电压之前，及时降低交流输出，否则就会导致逆变器电流畸变，危害设备安全。
在本实施例中提供了一种逆变器功率控制方法，图1是根据本发明实施例的逆变器功率控制方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S101，根据逆变器的交流输出功率限值和实际输出功率确定给蓄电池充电的电流指令和每一路光伏输入的电压指令，按照所述给蓄电池充电的电流指令和所述每一路光伏输入的电压指令控制对应光伏电路的电流和电压，其中，所述电流指令用于指示给蓄电池充电的电流值；
步骤S102，确定每一路交流输出功率限值，基于交流输出功率限值和实际输出功率值计算每一路交流电流的限值；
步骤S103，根据直流母线电压指令和实际直流母线电压确定出直流母线电流指令；
步骤S104，从N路交流输出电路中任选N-1路作为目标线路，计算目标线路的交流电流限值以使目标线路的每一路实际输出功率等于对应的交流输出功率限值，根据每一路交流电流的限值和直流母线电流指令分别确定每一路的输出电流指令，并按照输出电流指令控制对应每一路输出的电流，控制剩余一路交流输出电路的电压以按照直流母线电压适应性输出，其中，逆变器的交流输出功率限值等于每一路交流输出功率限值之和。
本实施例的技术方案可以应用到三相逆变器和单相裂变逆变器中，或者四相甚至更多相的逆变器中，适用的逆变器的输出为两相(单相裂变逆变器)，三相或更多相。在上述实施例中，逆变器连接有蓄电池，PV组件通过逆变器进行电压转换后给蓄电池充电，也可以接收来自蓄电池的电，例如可以根据交流输出功率限值Plim和实际输出功率Pout通过PI控制器计算出蓄电池的电流指令Ibat。PI控制器可以在Pout大于Plim时减小Ibat，Pout小于Plim时增大Ibat。Ibat是蓄电池的电流指令，Ibat由正逐渐变成负的过程，代表电池不断减小放电电流，并逐渐过渡到充电的过程。
需要说明的是，本实施例的电流指令和电压指令等是指对应的电流或电压，从N路交流输出电路中任选N-1路作为目标线路，控制这N-1路目标线路的交流电流限值以使N-1路的实际输出功率等于对应每一路的交流输出功率限值；保留一路交流输出电流不直接通过该路的交流电流的限值控制，这一路交流输出电路的电压按照直流母线电压适应性输出。直流母线电压指令和实际直流母线电压有差值的情况下，可以计算出直流母线的电流指令，根据每一路交流电流的限值和直流母线电流指令分别计算得到每一路的输出电流指令，并按照输出电流指令控制对应每一路的电流，这样可以实现对逆变器整体输出功率的限值，由于采用的是从N路交流输出电路中任选N-1路来控制电流进而控制功率，因而可以保留一路输出线路用来缓冲输入的功率波动，从而实现了减少逆变器在控制输出功率时的功率波动的效果。
在一个示例性实施例中，根据逆变器的交流输出功率限值和实际输出功率确定每一路光伏输入的电压指令可以包括：判断给蓄电池充电的电流指令是否小于蓄电池的最大允许充电电流；如果判断结果为是，则按照最大功率追踪的方法控制每一路光伏输入的电压；如果判断结果为否，则按照计算得到的每一路光伏输入的电压指令控制每一路光伏输入的电压。
如果蓄电池的电流指令Ibat小于蓄电池的最大允许充电电流，则光伏做最大功率追踪(MPPT)，否则按各路的光伏电压指令Vpvi控制，Vpvi代表第i路光伏的电压指令。这是因为逆变器的输入有光伏和蓄电池两种，能量控制的原则应该是尽量让光伏发电，因此限功率时，首先控制蓄电池由放电转换到充电，直到最大充电电流，这个时候才去减小光伏的输入功率，这样可以最大化利用蓄电池的储能作用，增加缓冲，减少电能浪费。
在一个示例性实施例中，逆变器为三相逆变器，三相分别为A相、B相及C相，根据每一路交流电流的限值和直流母线电流指令分别确定每一路的输出电流指令包括：比较直流母线电流指令Ibus和C相的电流限值IClim的大小，取其中最大的值作为A相的电流指令IAref’(临时数值)，再将IAref’与A相本身限功率时的电流限值IALim比较，取其中最小的值作为最终A相的电流指令IAref；比较直流母线电流指令Ibus和C相的电流限值IClim的大小，取其中最大的值作为B相的电流指令IBref’(临时数值)，再将IBref’与B相本身限功率时的电流限值IBLim比较，取其中最小的值作为最终B相的电流指令IBref；取直流母线电流指令Ibus作为C相的电流指令ICref。
A相指令的计算方法：IAref＝Max(Ibus，ICLim)，IAref＝Min(IAref，IALim)，这个算法的含义是，A相的电流指令先取直流母线的电流指令Ibus，然后和C相限功率指令比较，如果IClim大于Ibus，即C相需要限功率，则取IAref等于ICLim，反之则取IAref等于Ibus，然后再与A相本身的限功率值比较，如果IALim小于IAref，即A相本身需要限功率，则取最终的IAref等于IALim，反之维持不变。B相指令与A相类同，即IBref＝Max(Ibus，ICLim)，IBref＝Min(IBref，IBLim)。C相指令ICref＝Ibus。通过这样的控制方法能够实现精准的控制各个输出相的电流和功率。
在一个示例性实施例中，根据每一路交流电流的限值和所述直流母线电流指令分别确定每一路的输出电流指令，并按照输出电流指令控制对应每一路输出的电流可以是：
如果控制A相和B相的电流限值：在A相的实际输出功率PA大于A相的输出功率限值PAlim时，通过PI控制器减小IALim；在PA小于PAlim时增大IALim；在B相的实际输出功率PB大于B相的输出功率限值PBlim时，通过PI控制器减小IBLim；在PB小于PBlim时增大IBLim；
如果控制A相和C相的电流限值：在A相的实际输出功率PA大于A相的输出功率限值PAlim时，通过PI控制器减小IALim；在PA小于PAlim时增大IALim；在C相的实际输出功率PC大于C相的输出功率限值PClim时，通过PI控制器增大ICLim；在PC小于PClim时减小ICLim；
如果控制B相和C相的电流限值：在B相的实际输出功率PB大于B相的输出功率限值PBlim时，通过PI控制器减小IBLim；在PB小于PBlim时增大IBLim；在C相的实际输出功率PC大于C相的输出功率限值PClim时，通过PI控制器增大ICLim；在PC小于PClim时减小ICLim。
在本实施例中，逆变器每一路的交流输出功率限值可以来源于多个因素，例如温度原因，温度过高时逆变器会过温降载，这种情况会限制输出功率，可以是其中一路的功率，也可以是整体功率；还可以来自电网自身的要求，例如某一路过高要主动限制功率，或者电网频率太低要增加输出功率、频率太高要减少输出功率等等，每一路的交流输出功率限值都受各自线路的负载、温度、以及其他相关情况限制，因此需要确定每一路交流输出功率的限值，以更加精准地控制输出功率。
在一个示例性实施例中，根据直流母线电压指令和实际直流母线电压确定出直流母线电流指令包括：在实际直流母线电压Vbus大于直流母线电压指令Vbusref时，增大直流母线电流指令Ibus；在Vbus小于Vbusref时，减小Ibus。
该控制方法的原则是，如果直流母线电压超了限制，就减小电流指令，以维持直流母线电压保持在合理范围内。
在一个示例性实施例中，根据逆变器的交流输出功率限值和实际输出功率确定给每一路光伏输入的电压指令包括：在实际输出功率Pout大于输出功率限值Plim时，通过PI控制器增大第i路的光伏电压指令Vpvi；在Pout小于Plim时，通过PI控制器减小Vpvi。
根据交流输出功率限值Plim和实际输出功率Pout通过PI控制器计算出各路光伏的电压指令Vpvi，Vpvi代表第i路的光伏电压指令。逆变器通常会接多路光伏输入，需要给出不同电压指令，PI控制器可以在Pout大于Plim时，增大Vpv，Pout小于Plim时，减小Vpv。根据光伏的功率-电压特性曲线，左侧随着电压增大，功率增大，右侧随着电压增大，功率减小，本实施例中Vpv利用了右侧的特性，通过增大Vpv来减小光伏的功率，根据光伏的功率-电压特性曲线来计算各路光伏的电压指令，能够更加精准的确定出各路光伏的电压指令。
在上述实施例中，控制功率或电流时可以采用比例积分(PI)控制器进行控制，在一些应用场景中，也可以使用其他类型的控制器来实现功率控制。
本实施例还提供了一种具体实施方式，下面进行说明。
本实施例可以作为提出一种逆变器限功率方法，通过主动控制输入功率的大小来实现输出功率的限制。输出功率的大小按照正常运行的逻辑执行，即始终以维持直流母线电压值恒定为目标，这样输入功率的微小波动会及时转换成输出功率的微小波动，不会和常规的限交流输出功率的方法一样，将微小波动累积成一个较大的功率波动。
图2是本实施例的限功率方法的流程图，本实施例以三相逆变器为例。
步骤S1：图3是本实施例的输入功率指令的计算逻辑框图，图4是本实施例的各相交流限功率的电流计算逻辑框图，根据交流输出功率限值Plim和实际输出功率Pout通过PI控制器计算出蓄电池的电流指令Ibat。PI控制器可以在Pout大于Plim时，减小Ibat，Pout小于Plim时，增大Ibat。Ibat是蓄电池的电流指令，Ibat由正逐渐变成负的过程，代表电池不断减小放电电流，并逐渐过渡到充电的过程。
步骤S2：根据交流输出功率限值Plim和实际输出功率Pout通过PI控制器计算出各路光伏的电压指令Vpvi。Vpvi代表第i路的光伏电压指令。逆变器通常会接多路光伏输入，需要给出不同电压指令。PI控制器可以在Pout大于Plim时，增大Vpv，Pout小于Plim时，减小Vpv。根据光伏的功率-电压特性曲线，左侧随着电压增大，功率增大，右侧随着电压增大，功率减小。Vpv利用了曲线右侧的特性，通过增大Vpv来减小光伏的功率。
步骤S3：如果电池指令Ibat小于电池的最大允许充电电流，则光伏做最大功率追踪(MPPT)，否则按Vpvi控制。因为逆变器的输入有光伏和蓄电池两种，能量控制的原则应该是尽量让光伏发电，因此限功率时，首先控制蓄电池由放电转换到充电，直到达到最大充电电流，这个时候才去减小光伏的输入功率。
步骤S4：图5是根据本实施例的直流母线电压环指令的计算逻辑示意图，根据每一路的交流输出功率限值PALim，PBLim，PCLim和实际输出功率PA，PB，PC计算出IALim，IBLim和ICLim。这里要选择任意两相限制交流输出功率，剩下一相按照直流母线电压输出功率。因为如果三相都限制功率，就和常规的限功率一样了，完全限制了所有的交流输出，会有直流输入功率波动累积的问题。所以要有其中一相放开限制，以便随时泄放直流功率的波动，剩下两相可以限制功率，达到ABC三相不同的功率限值。以A相和B相限功率，C相跟随母线电压输出为例。PI控制器可以在PA大于PAlim时，减小IALim，PA小于PAlim时，增大IALim。即如果A相的功率超了限制，就减小A相的电流指令。B相和A相相同。C相不同，PI控制器可以在PC大于PClim时，增大ICLim，PC小于PClim时，减小ICLim。即如果C相的功率超了限制，就增大C相的限功率电流指令，因为C相的限功率电流指令不作用于C相，而是作用于A相和B相，通过增大A相和B相的输出来达到减小C相输出的效果。
步骤S5：根据直流母线电压指令Vbusref和实际直流母线电压Vbus计算出Ibus。PI控制器可以在Vbus大于Vbusref时，增大Ibus，Vbus小于Vbusref时，减小Ibus。即如果直流母线电压超了限制，就减小电流指令。
步骤S6：根据IALim，IBLim，ICLim分别计算A相、B相和C相的输出电流指令。A相指令IAref＝Max(Ibus，ICLim)，IAref＝Min(IAref，IALim)。这个算法的含义是，A相的电流指令先取直流母线的电流指令Ibus，然后和C相限功率指令比较，如果IClim大于Ibus，即C相需要限功率，则取IAref等于ICLim，反之则取IAref等于Ibus，然后再与A相本身的限功率值比较，如果IALim小于IAref，即A相本身需要限功率，则取最终的IAref等于IALim，反之维持不变。B相指令与A相类同，即IBref＝Max(Ibus，ICLim)，IBref＝Min(IBref，IBLim)。C相指令ICref＝Ibus。
本实施例的技术方案的控制逻辑如下：
根据交流输出功率的限制值和实际的交流输出功率通过控制器得到输入直流功率的限值，先限制电池的功率，例如交流功率超过限值，就减小蓄电池的放电功率，甚至控制蓄电池充电，一直到蓄电池达到最大充电功率。在蓄电池达到最大充电功率后，如果交流功率仍超过限值，则提高光伏的输入电压指令，以便控制光伏的输出功率减小，交流输出功率根据直流母线电压调节，当直流母线电压升高时就增大输出，降低时就减小输出。如果是单相逆变器，只有一路交流输出，这一路只根据直流母线电压变化。如果是单相裂相逆变器，有L1和L2两路交流输出的，一路需要控制交流输出，另一路只根据直流母线电压变化。如果没有限制交流功率时，两路的输出电流指令是一样的，都是直流母线电压通过比例积分(PI)控制得到。如果L1路限功率，则将L1路的输出限制到相应值。L1受限，逆变器输入功率大于输出功率，母线电压自然抬升，L2路会自动增加输出，进行平衡。如果要限制L2的功率，则将L2的实际功率和目标功率限值通过PI控制器得到电流指令。该电流指令不用于L2，而是用于L1路。通过提高L1路的功率，直流母线电压自然下降，进而L2路的输出功率会下降。不断提高L1路的功率直到L2路达到限值。(如果是L1和L2都受限，那么先控制直流输入功率达到两者限值之和，之后L1路控制到限值，L2路自然也达到相应的限值)。
如果是三相逆变器，有A相、B相及C相三相三路交流输出，那么控制其中两路的交流输出，最后一路只根据直流母线电压输出功率。例如，主动控制A相和B相的输出功率限值，C相只根据母线电压输出。如果没有限制交流功率时，三路的输出电流指令是一样，都是直流母线电压通过PI控制得到。如果A相限功率，则将A相的输出限制到相应值，剩下B相和C相两路输出一样，都是根据直流母线电压输出。如果B相受限，则与A相受限类同。如果C相受限，则同时控制A相和B相功率增加，增加量是通过对C相的实际功率和目标功率限值进行PI控制得到。如果A相和B相同时受限，则相应控制A相和B相到限功率值。如果A相和C相受限，则控制A相到限功率值，B相提高输出以实现C相限功率。
在本实施例中还提供了一种逆变器功率控制装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“单元”、“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图6是根据本发明实施例的逆变器功率控制装置的结构框图，如图6所示，该装置包括：
第一计算单元10，用于根据逆变器的交流输出功率限值和实际输出功率确定给蓄电池充电的电流指令和每一路光伏输入的电压指令，按照所述给蓄电池充电的电流指令和所述每一路光伏输入的电压指令控制对应光伏电路的电流和电压，其中，所述电流指令用于指示给蓄电池充电的电流值；
确定单元20，用于确定每一路交流输出功率限值，基于所述交流输出功率限值和实际输出功率值计算每一路交流电流的限值；
第二计算单元30，用于根据直流母线电压指令和实际直流母线电压确定出直流母线电流指令；
第三计算单元40，用于从N路交流输出电路中任选N-1路作为目标线路，计算目标线路的交流电流限值以使目标线路的每一路实际输出功率等于对应的交流输出功率限值，根据每一路交流电流的限值和直流母线电流指令分别确定每一路的输出电流指令，并按照输出电流指令控制对应每一路输出的电流，控制剩余一路交流输出电路的电压以按照直流母线电压适应性输出，其中，逆变器的交流输出功率限值等于每一路交流输出功率限值之和。
该实施例的技术方案能够解决直接控制逆变器的所有输出功率到指定功率造成的功率波动的技术问题，达到了保留一路输出线路用来缓冲输入的功率波动的目的，从而实现了减少逆变器在控制输出功率时的功率波动的技术效果。
需要说明的是，该逆变器功率控制装置可以集成到逆变器当中，跟逆变器作为同一个器件，也可以单独设置，与逆变器配合使用，对其存在形式本实施例不作限定。
本发明实施例还提供了一种储能系统，包括：逆变器、光伏PV和蓄电池，其中，逆变器用于执行发明实施例所述的逆变器功率控制方法。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括：处理器以及存储程序的存储器，所述程序包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行本发明实施例所述的方法。
本发明实施例还提供一种存储有计算机程序的非瞬时机器可读介质，其中，上述计算机程序在被计算机的处理器执行时用于使上述计算机执行本发明实施例的方法。
本发明实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中，计算机程序在被计算机的处理器执行时用于使计算机执行本发明实施例的方法。
参考图7，现将描述可以作为本发明实施例的服务器或客户端的电子设备的结构框图，其是可以应用于本发明的各方面的硬件设备的示例。电子设备旨在表示各种形式的数字电子的计算机设备，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图7所示，电子设备包括计算单元701，其可以根据存储在只读存储器(ROM)702中的计算机程序或者从存储单元708加载到随机访问存储器(RAM)703中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 703中，还可存储电子设备操作所需的各种程序和数据。计算单元701、ROM 702以及RAM 703通过总线704彼此相连。输入/输出(I/O)接口705也连接至总线704。
电子设备中的多个部件连接至I/O接口705，包括：输入单元706、输出单元707、存储单元708以及通信单元709。输入单元706可以是能向电子设备输入信息的任何类型的设备，输入单元706可以接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置和/或功能控制有关的键信号输入。输出单元707可以是能呈现信息的任何类型的设备，并且可以包括但不限于显示器、扬声器、视频/音频输出终端、振动器和/或打印机。存储单元708可以包括但不限于磁盘、光盘。通信单元709允许电子设备通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据，并且可以包括但不限于调制解调器、网卡、红外通信设备、无线通信收发机和/或芯片组，例如蓝牙设备、WiFi设备、WiMax设备、蜂窝通信设备和/或类似物。
计算单元701可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元701的一些示例包括但不限于CPU、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元701执行上文所描述的各个方法和处理。例如，在一些实施例中，本发明的方法实施例可被实现为计算机程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元708。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM
702和/或通信单元709而被载入和/或安装到电子设备上。在一些实施例中，计算单元701可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行上述的方法。
用于实施本发明实施例的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得计算机程序当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明实施例的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读信号介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
需要说明的是，本发明实施例使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。本发明实施例中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
本发明实施例所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，并且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准，并提供有相应的操作入口，供用户选择授权或者拒绝。
本发明实施例所提供的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的保护范围在此方面不受限制。
“实施例”一词在本说明书中指的是结合实施例描述的具体特征、结构或特性可以包括在本发明的至少一个实施例中。该短语出现在说明书中的各个位置并不一定意味着相同的实施例，也不意味着与其它实施例相互排斥而具有独立性或可供选择。本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见。尤其，对于装置、设备、系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种逆变器功率控制方法，其特征在于，包括：
根据逆变器的交流输出功率限值和实际输出功率确定给蓄电池充电的电流指令和每一路光伏输入的电压指令，按照所述给蓄电池充电的电流指令和所述每一路光伏输入的电压指令控制对应光伏电路的电流和电压，其中，所述电流指令用于指示给蓄电池充电的电流值；
确定每一路交流输出功率限值，基于所述交流输出功率限值和实际输出功率值计算每一路交流电流的限值；
根据直流母线电压指令和实际直流母线电压确定出直流母线电流指令；
从N路交流输出电路中任选N-1路作为目标线路，计算所述目标线路的交流电流限值以使所述目标线路的每一路实际输出功率等于对应的交流输出功率限值，根据每一路交流电流的限值和所述直流母线电流指令分别确定每一路的输出电流指令，并按照所述输出电流指令控制对应每一路输出的电流，控制剩余一路交流输出电路的电压以按照直流母线电压适应性输出，其中，所述逆变器的交流输出功率限值等于每一路交流输出功率限值之和。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据逆变器的交流输出功率限值和实际输出功率确定每一路光伏输入的电压指令包括：
判断所述给蓄电池充电的电流指令是否小于所述蓄电池的最大允许充电电流；
如果判断结果为是，则按照最大功率追踪的方法控制每一路光伏输入的电压；
如果判断结果为否，则按照确定的每一路光伏输入的电压指令控制每一路光伏输入的电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述逆变器为三相逆变器，三相分别为A相、B相及C相，根据所述每一路交流电流的限值和所述直流母线电流指令分别确定每一路的输出电流指令包括：
比较直流母线电流指令Ibus和C相的电流限值IClim的大小，取其中最大的值作为A相的电流指令IAref’，再将IAref’与A相本身限功率时的电流限值IALim比较，取其中最小的值作为A相的电流指令IAref；
比较直流母线电流指令Ibus和C相的电流限值IClim的大小，取其中最大的值作为B相的电流指令IBref’，再将IBref’与B相本身限功率时的电流限值IBLim比较，取其中最小的值作为B相的电流指令IBref；
取直流母线电流指令Ibus作为C相的电流指令ICref。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据每一路交流电流的限值和所述直流母线电流指令分别确定每一路的输出电流指令，并按照所述输出电流指令控制对应每一路输出的电流包括：
如果控制A相和B相的电流限值，在A相的实际输出功率PA大于A相的输出功率限值PAlim时，通过PI控制器减小IALim；在PA小于PAlim时增大IALim；在B相的实际输出功率PB大于B相的输出功率限值PBlim时，通过PI控制器减小IBLim；在PB小于PBlim时增大IBLim；
如果控制A相和C相的电流限值，在A相的实际输出功率PA大于A相的输出功率限值PAlim时，通过PI控制器减小IALim；在PA小于PAlim时增大IALim；在C相的实际输出功率PC大于C相的输出功率限值PClim时，通过PI控制器增大ICLim；在PC小于PClim时减小ICLim；
如果控制B相和C相的电流限值，在B相的实际输出功率PB大于B相的输出功率限值PBlim时，通过PI控制器减小IBLim；在PB小于PBlim时增大IBLim；在C相的实际输出功率PC大于C相的输出功率限值PClim时，通过PI控制器增大ICLim；在PC小于PClim时减小ICLim。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据直流母线电压指令和实际直流母线电压确定出直流母线电流指令包括：
在实际直流母线电压Vbus大于直流母线电压指令Vbusref时，增大直流母线电流指令Ibus；
在Vbus小于Vbusref时，减小Ibus。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据逆变器的交流输出功率限值和实际输出功率确定给每一路光伏输入的电压指令包括：
在实际输出功率Pout大于输出功率限值Plim时，通过PI控制器增大第i路的光伏电压指令Vpvi；
在Pout小于Plim时，通过PI控制器减小Vpvi。
7.一种逆变器功率控制装置，其特征在于，包括：
第一计算单元，用于根据逆变器的交流输出功率限值和实际输出功率确定给蓄电池充电的电流指令和每一路光伏输入的电压指令，按照所述给蓄电池充电的电流指令和所述每一路光伏输入的电压指令控制对应光伏电路的电流和电压，其中，所述电流指令用于指示给蓄电池充电的电流值；
确定单元，用于确定每一路交流输出功率限值，基于所述交流输出功率限值和实际输出功率值计算每一路交流电流的限值；
第二计算单元，用于根据直流母线电压指令和实际直流母线电压确定出直流母线电流指令；
第三计算单元，用于从N路交流输出电路中任选N-1路作为目标线路，计算所述目标线路的交流电流限值以使所述目标线路的每一路实际输出功率等于对应的交流输出功率限值，根据所述每一路交流电流的限值和所述直流母线电流指令分别确定每一路的输出电流指令，并按照所述输出电流指令控制对应每一路输出的电流，控制剩余一路交流输出电路的电压以按照直流母线电压适应性输出，其中，所述逆变器的交流输出功率限值等于每一路交流输出功率限值之和。
8.一种储能系统，其特征在于，包括：逆变器、光伏PV和蓄电池，其中，所述逆变器用于执行权利要求1至6中任一项所述的方法。
9.一种电子设备，包括：处理器，以及存储程序的存储器，其特征在于，所述程序包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行权利要求1至6中任一项所述的方法。
10.一种存储有计算机指令的非瞬时机器可读介质，其特征在于，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1至6中任一项所述的方法。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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