CN118381327A - 功率变换系统及其启动方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种功率变换系统及其启动方法，功率变换系统包括辅源电路和功率变换电路，辅源电路的输入端用于连接光伏组件，所述辅源电路的输出端连接所述功率变换电路的辅助供电端，所述功率变换电路用于连接所述光伏组件；所述启动方法包括：获取当前光伏组件的光伏电压；根据所述光伏电压及目标启动功率，获得启动电流；控制所述功率变换电路根据所述启动电流进行预充，并获取所述光伏组件的实时电压；确定所述实时电压大于等于目标电压时，控制所述辅源电路为所述功率变换电路辅助供电，并启动所述功率变换系统。本申请可快速检测到光伏组件输出电能不足的问题，从而可以避免辅源电路无法正常辅助供电而导致功率变换系统无法正常工作的情况。

Description

功率变换系统及其启动方法

技术领域

本申请涉及功率变换技术领域，具体涉及一种功率变换系统及其启动方法。

背景技术

目前，微型化的功率变换系统，受限于成本以及体积等因素，辅助电源一般采用低压方案，即由与功率变换系统连接的光伏组件来驱动辅助电源输出辅助供电电压至各个电路。

但是，由于采用光伏组件来驱动辅助电源，在清晨或者傍晚光照比较弱的时候，会造成光伏组件输出的电能较低，从而无法使辅主电源源电正常辅助供电，进而导致功率变换系统无法正常工作。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种功率变换系统及其启动方法，用于快速检测到光伏组件输出电能不足的问题，从而可以避免辅源电路无法正常辅助供电而导致功率变换系统无法正常工作的情况。本申请技术方案如下：

本申请第一方面提供一种功率变换系统的启动方法，所述功率变换系统包括辅源电路和功率变换电路，所述辅源电路的输入端用于连接光伏组件，所述辅源电路的输出端连接所述功率变换电路的辅助供电端，所述功率变换电路用于连接所述光伏组件；所述启动方法包括：获取当前光伏组件的光伏电压；根据所述光伏电压及目标启动功率，获得启动电流；控制所述功率变换电路根据所述启动电流进行预充，并获取所述光伏组件的实时电压；确定所述实时电压大于等于目标电压时，控制所述辅源电路为所述功率变换电路辅助供电，并启动所述功率变换系统。

在本申请一实施例中，还包括：确定所述实时电压小于所述目标电压时，经过预设时长后返回至所述获取当前光伏组件的光伏电压的步骤。

在本申请一实施例中，所述目标电压基于所述目标启动功率及所述启动电流获得。

在本申请一实施例中，所述功率变换电路包括升压电路及母线电容，所述升压电路的第一端连接所述光伏组件，所述升压电路的第二端连接所述母线电容；所述控制所述功率变换电路根据所述启动电流进行预充，包括：控制所述升压电路接收所述光伏组件的电能，并按照所述启动电流为所述母线电容进行预充。

在本申请一实施例中，还包括：在启动所述功率变换系统后，控制所述功率变换电路进行自检。

本申请第二方面提供一种功率变换系统，包括辅源电路、功率变换电路以及控制器，所述辅源电路的输入端用于连接光伏组件，所述辅源电路的输出端连接所述功率变换电路的辅助供电端，所述功率变换电路的第一端用于连接所述光伏组件，所述功率变换电路的第二端用于连接负载和/或电网，所述控制器分别连接所述辅源电路及所述功率变换电路；所述控制器用于：获取当前光伏组件的光伏电压；根据所述光伏电压及目标启动功率，获得启动电流；控制所述功率变换电路根据所述启动电流进行预充，并获取所述光伏组件的实时电压；确定所述实时电压大于等于目标电压时，控制所述辅源电路为所述功率变换电路辅助供电，并启动所述功率变换系统。

在本申请一实施例中，还包括电压采集电路，所述电压采集电路连接所述光伏组件及所述控制器，所述电压采集电路用于采集所述光伏组件的电压并传输至所述控制器。

在本申请一实施例中，所述控制器还用于确定所述实时电压小于所述目标电压时，经过预设时长后返回至所述获取当前光伏组件的光伏电压的步骤。

在本申请一实施例中，所述功率变换电路包括升压电路及母线电容，所述升压电路的第一端连接所述光伏组件，所述升压电路的第二端连接所述母线电容；所述控制器连接至所述升压电路，所述控制器用于控制所述升压电路接收所述光伏组件的电能，并按照所述启动电流为所述母线电容进行预充。

在本申请一实施例中，所述功率变换电路还包括逆变电路，所述逆变电路的第一端连接所述母线电容，所述逆变电路的第二端用于连接所述负载和/或所述电网。

本申请通过在功率变换系统启动前首先获取光伏组件的光伏电压，基于光伏电压以及功率变换系统启动所需的目标功率获得启动电流，在控制功率变换系统中的功率变换电路按照启动电流接收光伏电能进行预充，在预充过程中确定光伏组件的实时电压不低于功率变换系统启动所需的目标电压时，再控制辅源电路为功率变换电路辅助供电，并启动功率变换系统，可以快速检测到光伏组件输出电能不足的问题，从而可以避免辅源电路无法正常辅助供电而导致功率变换系统无法正常工作的情况。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种功率变换系统的示意框图。

图2是本申请实施例提供的一种功率变换系统的启动方法的流程示意图。

图3是本申请实施例提供的第二种功率变换系统的启动方法的流程示意图。

图4是本申请实施例提供的一种功率变换电路的示意框图。

图5是本申请实施例提供的第三种功率变换系统的启动方法的流程示意图。

图6是本申请实施例提供的一种功率变换系统的示意框图。

图7是本申请实施例提供的另一种功率变换系统的示意框图。

图8是本申请实施例提供的第三种功率变换系统的示意框图。

具体实施方式

需要说明的是，本申请实施例中“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或多于两个。“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。本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序。

另外需要说明的是，本申请实施例中公开的方法或流程图所示出的方法，包括用于实现方法的一个或多个步骤，在不脱离权利要求的范围的情况下，多个步骤的执行顺序可以彼此互换，其中某些步骤也可以被删除。

目前，微型化的功率变换系统，受限于成本以及体积等因素，辅助电源一般采用低压方案，即由与功率变换系统连接的光伏组件来驱动辅助电源输出辅助供电电压至各个电路。

但是，由于采用光伏组件来驱动辅助电源，在清晨或者傍晚光照比较弱的时候，会造成光伏组件输出的电能较低，从而无法使辅主电源源电正常辅助供电，进而导致功率变换系统无法正常工作。

本申请提供一种功率变换系统及其启动方法，用于快速检测到光伏组件输出电能不足的问题，从而可以避免辅源电路无法正常辅助供电而导致功率变换系统无法正常工作的情况。

请参考图1，图1为本申请实施例提供的一种功率变换系统的示意框图，其中，功率变换系统100包括辅源电路110和功率变换电路120。

其中，辅源电路110的输入端用于连接光伏组件101，辅源电路110的输出端连接功率变换电路120的辅助供电端，功率变换电路120用于连接光伏组件101。可以理解，在功率变换电路120启动时，辅源电路110可以从光伏组件101中获取电能并生成辅助供电电压并传输至功率变换电路120的辅助供电端，以对功率变换电路120进行辅助供电，而功率变换电路120在接收辅助供电后进行自检，在自检通过后启动并接收光伏组件101的直流电压，将直流电压转换为交流电压后输出至电网或负载。

可以理解，在一些实施例中，功率变换系统100中还包括有继电器，功率变换电路120通过继电器与电网或负载连接，并且继电器需要电能驱动进行闭合，由辅源电路110进行供电，在光伏能量不够充足的情况下，将会导致继电器无法正常闭合，从而减少继电器的寿命。

请参考图2，图2为本申请实施例提供的一种功率变换系统的启动方法的流程示意图，具体包括以下步骤：

步骤S21：获取当前光伏组件的光伏电压。

本申请实施例中，功率变换系统中还可以包括有控制器，并且，该控制器可以为独立于辅源电路以及功率变换电路的控制器，或者为辅源电路中的控制器，或者为功率变换电路中的控制器，这里不做限定。控制器可以为微处理器，光伏组件包括光伏板。

在一些实施例中，功率变换系统中还可以包括有电压采集电路，电压采集电路连接至光伏组件以及控制器，在功率变换系统启动前，可以通过电压采集电路采集光伏组件的光伏电压，并将光伏电压传输至控制器，控制器将记录当前的光伏电压。

步骤S22：根据光伏电压及目标启动功率，获得启动电流。

本申请实施例中，上述目标启动功率包括功率变换系统正常工作的最低功率，该目标启动功率可以预先存储在控制器中，控制器在获得光伏电压后，结合该目标启动率计算获得启动电流。其中，上述启动电流为功率变换电路进行预充的启动电流，例如可以为功率变换电流对其母线进行预充的电流。

在一些实施例中，功率变换电路中包括有升降压电路，可以通过升降压电路在启动时对母线进行预充，以使母线电压达到一定的电压值，从而避免光伏组件的电压接入后带来较大的电压冲击。

步骤S23：控制功率变换电路根据启动电流进行预充，并获取光伏组件的实时电压。

本申请实施例中，控制器在计算出启动电流的大小后，将控制功率变换电路根据启动电流进行预充，在预充状态下的功率变换电路并不将光伏电压转换为输出电压进行输出。

在一些实施例中，控制器在控制功率变换电路进行预充的同时，还可以控制辅源电路仅对功率变换电路中进行预充功能的电路进行辅助供电，例如为功率变换电路中的升压电路进行供电。

本申请实施例中，控制器在控制功率变换电路根据启动电流对其母线进行预充的同时，还检测光伏组件的实时电压，例如，在功率变换系统还包括上述的电压采集电路时，控制器还可以通过电压采集电路实时采集光伏组件的实时电压。

步骤S24：确定实时电压大于等于目标电压时，控制辅源电路为功率变换电路辅助供电，并启动功率变换系统。

可以理解，控制器在控制功率变换电路利用光伏组件的电能以启动电流进行预充时，若光伏组件输出的电能不足，则实时电压将会骤降，因此可以设置一个目标电压来判断光伏组件输出的电能是否充足，该目标电压可以为功率变换电路启动的最低电压。若确定实时电压下降至低于目标电压时，则说明光伏组件输出的电能不足以维持功率变换系统进行正常工作，即无法维持功率变换系统的最低损耗功率，控制器可以不启动功率变换系统进行正常工作。在确定实时电压大于等于目标电压时，则说明光伏组件输出的电能足够维持功率变换系统进行正常工作，控制器将控制辅源电路为功率变换电路中所有的电路模块进行辅助供电，并启动功率变换系统。例如，上述光伏电压为，目标启动功率为，则启动电流可以为。在一些实施例中，上述目标电压基于目标启动功率及启动电流获得。

本申请实施例中，通过在功率变换系统启动前首先检测光伏组件的光伏电压，基于光伏电压以及功率变换系统启动所需的目标功率获得启动电流，在控制功率变换系统中的功率变换电路按照启动电流接收光伏电能进行预充，在预充过程中确定光伏组件的实时电压不低于功率变换系统启动所需的目标电压时，再控制辅源电路为功率变换电路辅助供电，并启动功率变换系统，可以快速检测到光伏组件输出电能不足的问题，从而可以避免辅源电路无法正常辅助供电而导致功率变换系统无法正常工作的情况。

请参考图3，图3为本申请实施例提供的第二种功率变换系统的启动方法的流程示意图，其中，图3所示的启动方法包括步骤S31~S34，与图2所示的步骤S21~S24一致，在此不再赘述，图3所示的启动方法与图2所示的启动方法，其区别在于，图3所示的启动方法还包括：

步骤S35：确定实时电压小于目标电压时，经过预设时长后返回至获取当前光伏组件的光伏电压的步骤S31。

本申请实施例中，控制器在控制功率变换电路进行预充后，确定光伏组件的实时电压小于目标电压时，则说明光伏组件输出的电能不足以维持功率变换系统进行正常工作，即无法维持功率变换系统的最低损耗功率，控制器将不启动功率变换系统，并在延迟预设时长后返回至获取光伏组件的光伏电压的步骤，以判断在延迟预设时长后光伏组件输出对的电能是否已经足够维持功率变换系统进行正常工作。

在一些实施例中，如图4所示，功率变换电路120包括升压电路121、母线电容122及逆变电路123，升压电路121的第一端连接光伏组件，升压电路121的第二端连接母线电容122，逆变电路123的第一端连接母线电容122，逆变电路123的第二端连接负载或电网。升压电路121接收光伏组件的直流电压后，进行电压调节后输出电压值稳定的电压至逆变电路123，而逆变电路123则将直流电压转换为交流电压，为负载或电网进行供电。

可以理解，在图4所示的功率变换电路120中，上述控制功率变换电路120根据启动电流进行预充的步骤，具体包括：控制升压电路121接收光伏组件101的电能，并按照启动电流为母线电容122进行预充。而逆变电路123在预充过程中不工作，即不接收母线电容122的直流电压进行逆变。

请参考图5，图5为本申请实施例提供的第三种功率变换系统的启动方法的流程示意图，图5所示的启动方法包括步骤S51~S54，与图2所示的步骤S21~S24一致，在此不再赘述，图5所示的启动方法与图2所示的启动方法，其区别在于，图5所示的启动方法还包括：

步骤S55：在启动功率变换系统后，控制功率变换电路进行自检。

请参考图6，图6为本申请实施例提供的一种功率变换系统的示意框图，功率变换系统600包括辅源电路610、功率变换电路620以及控制器630。

本申请实施例中，辅源电路610的输入端用于连接光伏组件601，辅源电路610的输出端连接功率变换电路620的辅助供电端，功率变换电路620的第一端用于连接光伏组件601，功率变换电路620的第二端用于连接负载和/或电网，控制器630分别连接辅源电路610及功率变换电路620。

其中，控制器630用于：获取当前光伏组件601的光伏电压，根据光伏电压及目标启动功率，获得启动电流，控制功率变换电路620根据启动电流进行预充，并获取光伏组件601的实时电压，确定实时电压大于等于目标电压时，控制辅源电路610为功率变换电路620辅助供电，并启动功率变换系统600。

在一些实施例中，如图7所示，功率变换系统600还包括电压采集电路640，电压采集电路640连接光伏组件601及控制器630，电压采集电路640用于采集光伏组件601的电压并传输至控制器630。

在一些实施例中，控制器630还用于确定实时电压小于目标电压时，经过预设时长后返回至获取当前光伏组件601的光伏电压的步骤。

在一些实施例中，如图8所示，功率变换电路620包括升压电路621及母线电容622，升压电路621的第一端连接光伏组件601，升压电路621的第二端连接母线电容622。控制器630连接至升压电路621，控制器630用于控制升压电路621接收光伏组件601的电能，并按照启动电流为母线电容622进行预充。

其中，功率变换电路620还包括逆变电路623，逆变电路623的第一端连接母线电容622，逆变电路623的第二端用于连接负载和/或电网。

可以理解，上述功率变换系统600所能达到的有益效果可以参考前述任意实施例的功率变换系统的启动方法的有益效果，在此不再赘述。

本申请实施例中，上述各个模块更加详细的功能描述可以参考前述部分相应的内容，在此不再赘述。

本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质存储有计算机程序，当该计算机程序被处理器执行时，使处理器执行上述的功率变换系统的启动方法。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机存储介质中，或者通过所述计算机存储介质进行传输。所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线（Digital Subscriber Line，DSL））或无线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，（例如，软盘、硬盘、磁带）、光介质(例如，数字多功能光盘（Digital Versatile Disc，DVD）)、或者半导体介质（例如，固态硬盘（solid state disk，SSD））等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。在不冲突的情况下，本实施例和实施方案中的技术特征可以任意组合。

以上所述的实施例仅仅是本申请的优选实施例方式进行描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请的设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案作出的各种变形及改进，均应落入本申请的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种功率变换系统的启动方法，其特征在于，所述功率变换系统包括辅源电路和功率变换电路，所述辅源电路的输入端用于连接光伏组件，所述辅源电路的输出端连接所述功率变换电路的辅助供电端，所述功率变换电路用于连接所述光伏组件；

所述启动方法包括：

获取当前光伏组件的光伏电压；

根据所述光伏电压及目标启动功率，获得启动电流；

控制所述功率变换电路根据所述启动电流进行预充，并获取所述光伏组件的实时电压；

确定所述实时电压大于等于目标电压时，控制所述辅源电路为所述功率变换电路辅助供电，并启动所述功率变换系统。

2.如权利要求1所述的启动方法，其特征在于，还包括：

确定所述实时电压小于所述目标电压时，经过预设时长后返回至所述获取当前光伏组件的光伏电压的步骤。

3.如权利要求1所述的启动方法，其特征在于，所述目标电压基于所述目标启动功率及所述启动电流获得。

4.如权利要求1所述的启动方法，其特征在于，所述功率变换电路包括升压电路及母线电容，所述升压电路的第一端连接所述光伏组件，所述升压电路的第二端连接所述母线电容；

所述控制所述功率变换电路根据所述启动电流进行预充，包括：

控制所述升压电路接收所述光伏组件的电能，并按照所述启动电流为所述母线电容进行预充。

5.如权利要求1所述的启动方法，其特征在于，还包括：

在启动所述功率变换系统后，控制所述功率变换电路进行自检。

6.一种功率变换系统，其特征在于，包括辅源电路、功率变换电路以及控制器，所述辅源电路的输入端用于连接光伏组件，所述辅源电路的输出端连接所述功率变换电路的辅助供电端，所述功率变换电路的第一端用于连接所述光伏组件，所述功率变换电路的第二端用于连接负载和/或电网，所述控制器分别连接所述辅源电路及所述功率变换电路；

所述控制器用于：

获取当前光伏组件的光伏电压；

根据所述光伏电压及目标启动功率，获得启动电流；

控制所述功率变换电路根据所述启动电流进行预充，并获取所述光伏组件的实时电压；

确定所述实时电压大于等于目标电压时，控制所述辅源电路为所述功率变换电路辅助供电，并启动所述功率变换系统。

7.如权利要求6所述的功率变换系统，其特征在于，还包括电压采集电路，所述电压采集电路连接所述光伏组件及所述控制器，所述电压采集电路用于采集所述光伏组件的电压并传输至所述控制器。

8.如权利要求6所述的功率变换系统，其特征在于，所述控制器还用于确定所述实时电压小于所述目标电压时，经过预设时长后返回至所述获取当前光伏组件的光伏电压的步骤。

9.如权利要求6所述的功率变换系统，其特征在于，所述功率变换电路包括升压电路及母线电容，所述升压电路的第一端连接所述光伏组件，所述升压电路的第二端连接所述母线电容；

所述控制器连接至所述升压电路，所述控制器用于控制所述升压电路接收所述光伏组件的电能，并按照所述启动电流为所述母线电容进行预充。

10.如权利要求9所述的功率变换系统，其特征在于，所述功率变换电路还包括逆变电路，所述逆变电路的第一端连接所述母线电容，所述逆变电路的第二端用于连接所述负载和/或所述电网。