一种适用于带DC/DC的光伏逆变器的开机条件检测方法

摘要

本发明公开了一种适用于带DC/DC的光伏逆变器的开机条件检测方法，利用DC/DC电路从太阳能电池板PV抽取能量并存储到BUS电容C2上，根据单位时间内BUS电容储能的变化计算得到太阳能电池板PV的输出功率，电压采样的精度较高，同时对于特定的逆变器，其空载功耗可预先测试得到，因此通过本方案，可以比较精确地判断太阳能电池板的可输出最大功率是否大于逆变器的空载功耗，并根据测试结果及时开机并网发电，以实现对电池板输出太阳能的充分利用，且无需增加硬件成本。

权利要求

1.一种适用于带DC/DC的光伏逆变器的开机条件检测方法，其特征在于按以下步骤进行：

1）DSP控制单元采样太阳能电池板PV电压，当太阳能电池板PV电压达到预设的开机门限电压Vmin时，记为t1时刻；从t1时刻起经过一个设定的时间段到达t2时刻，如果在这个过程中检测到太阳能电池板PV的电压持续大于开机门限电压Vmin，则DSP控制单元通过采样电路采样BUS电压，并记录该BUS电压为V1，同时DSP控制单元控制DC/DC电路开始工作；

2）DSP控制单元将太阳能电池板PV电压控制在开机门限电压Vmin，并在一个设定的时间段内保持稳定至t3时刻；当太阳能电池板PV电压不能维持在开机门限电压Vmin，而是继续跌落，则说明太阳能电池板PV不能提供足够的功率，逆变器进入待机状态；

3）在ta时刻记录BUS电压为V2；在等待一个设定的检测时间段后到t4时刻，记录该时刻的BUS电压为V3；

4）用公式（2）计算太阳能电池板PV的输出功率P，

式中，C2为BUS电容；

5）当P大于逆变器的空载损耗时，启动逆变器工作

其中，所述的太阳能电池板PV电压是指太阳能电池板的输出电压，所述的BUS电压是指逆变器输出的总线电压。

2.如权利要求1所述的适用于带DC/DC的光伏逆变器的开机条件检测方法，其特征在于从t2时刻时起，DSP控制单元以大于1K的采样速率采样BUS电压，并与设定的上限阀值比较，当BUS电压大于该上限阀值时，DC/DC电路停止工作，太阳能电池板PV功率检测完成，逆变开机运行。

3.如权利要求2所述的适用于带DC/DC的光伏逆变器的开机条件检测方法，其特征在于t3-t2小于100ms。

4.如权利要求2所述的适用于带DC/DC的光伏逆变器的开机条件检测方法，其特征在于t4-ta小于500ms。

说明书

一种适用于带DC/DC的光伏逆变器的开机条件检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及光伏并网逆变器或其他输入源为太阳能电池板的储能变换设备领域，具体地说是一种适用于带DC/DC的光伏逆变器的开机条件检测方法。

背景技术

[0002] 光伏并网逆变器的功能是将太阳能电池板发出的直流电流转化为与公共电网同频同相的交流电力，馈送到电网中。

[0003] 如图1所示，为太阳能电池板在不同光照强度下的输出特性曲线。由于从夜晚到白天太阳的光照强度逐渐增大，太阳能电池板所能输出的最大功率有一个逐渐增大的过程。而随着光照强度的变化太阳能电池板的开路电压变化不大。仅根据太阳能电池板的开路电压来判断何时逆变器开机运行是不合理的，因为逆变器一但开机运行，将存在一个较大的损耗。该损耗如果大于太阳能电池板所能提供的最大功率，那逆变器就会消耗电网的能量，达不到并网发电的目的。此时逆变器检测到输出功率小于零，逆变器将停止运行，从而导致的反复多次开关机将减小逆变器的使用寿命。仅根据太阳能电池板的开路电压来判断何时逆变器开机存在另一个问题就是如果启动晚了，不能充分利用电池板的输出能量，损失可发电功率。

[0004] 因此，如何准确判断电池板的输出功率能力，根据其输出功率能力及时启动逆变器并网工作，以充分利用太阳能发电，是逆变器需要解决的一个问题。现有的开机测试方法如图2所示，在原有的逆变器上增加一个辅助开关管Q2和一测试电阻R1，以实现输入电池板可输出功率测试功能。电阻R1一端和输入太阳能电池板的正极相连，另一端和辅助开关管Q1的集电极相连，辅助开关管的发射极和输入太阳能电池板的负极相连。其中电阻1R的值可选为（逆变器最低工作电压的平方/逆变器空载功耗）。辅助开关管可选MOSFET,IGBT或继电器等类似的具有开关特性的器件。

[0005] 当输入电压达到预设的开机门限时，控制辅助开关短时开通，这样电阻R1将作为负载加在输入电池板上，通过测试稳定后的电池板电压来判断电池板输出功率能力。如果稳定后逆变器输入电压仍高于最低工作电压，则表明电池板的输出功率大于逆变器的空载功耗，则表明逆变器可开机并网发电，控制辅助开关断开，启动逆变器工作；反之，若此时逆变器输入电压低于最低工作电压，则表明输入太阳能电池板的最大可输出功率低于逆变器的空载损耗，逆变器不宜开机，则继续测试（或者为避免电阻长时间加电导致过热，可考虑辅助开关暂时断开，延时后再开通测试），直至满足开机条件。

[0006] 该方案中，电压采样的精度较高，电阻阻值可预设，同时对于特定的逆变器，其空载功耗可预先测试得到，因此通过该方案的测试电路，可以比较精确地判断输入太阳能电池板的可输出最大功率是否大于逆变器的空载功耗，并根据测试结果及时开机并网发电，以实现对电池板输出太阳能的充分利用。

[0007] 在带有DC/DC的逆变器中，这种方案的不足之处是硬件成本高。例如：上海正泰电源系统有限公司所研发生产的SC20KTL型光伏逆变器的空载损耗约100W（占总功率的0.5%），选择的功率电阻R1至少需要100W。

发明内容

[0008] 本发明要解决的是现有技术存在的上述问题，旨在提供一种新颖的适用于带DC/DC的光伏逆变器的开机条件检测方法，能够准确判断电池板的输出功率，且无需增加硬件成本。

[0009] 为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种适用于带DC/DC的光伏逆变器的开机条件检测方法，其特征在于按以下步骤进行：

[0010] 1）DSP控制单元采样太阳能电池板PV电压，当太阳能电池板PV电压达到预设的开机门限电压Vmin时，记为t1时刻；从t1时刻起经过一个设定的时间段到达t2时刻，如果在这个过程中检测到太阳能电池板PV的电压持续大于开机门限电压Vmin，则DSP控制单元通过采样电路采样BUS电压，并记录该BUS电压为V1，同时DSP控制单元控制DC/DC电路开始工作；

[0011] 2）DSP控制单元将太阳能电池板PV电压控制在开机门限电压Vmin附近，并在一个设定的时间段内保持稳定至t3时刻；当太阳能电池板PV电压不能维持在开机门限电压Vmin附近，而是继续跌落，则说明太阳能电池板PV不能提供足够的功率，逆变器进入待机状态；

[0012] 3）在ta时刻记录BUS电压为V2；在等待一个设定的检测时间段后到t4时刻，记录该时刻的BUS电压为V3；

[0013] 4）用公式（2）计算太阳能电池板PV的输出功率P，

[0014]

[0015] 式中，C2为BUS电容；

[0016] 5）当P大于逆变器的空载损耗时，启动逆变器工作；

[0017] 其中，所述的太阳能电池板PV电压是指太阳能电池板的输出电压，所述的BUS电压是指逆变器输出的总线电压。

[0018] 本发明的适用于带DC/DC的光伏逆变器的开机条件检测方法，利用DC/DC电路从太阳能电池板PV抽取能量并存储到BUS电容C2上，根据单位时间内BUS电容储能的变化计算得到太阳能电池板PV的输出功率，电压采样的精度较高，同时对于特定的逆变器，其空载功耗可预先测试得到，因此通过本方案，可以比较精确地判断太阳能电池板的可输出最大功率是否大于逆变器的空载功耗，并根据测试结果及时开机并网发电，以实现对电池板输出太阳能的充分利用，且无需增加硬件成本。

[0019] 作为本发明的进一步改进，从t2时刻时起，DSP控制单元以大于1K的采样速率采样BUS电压，并与设定的上限阀值比较，当BUS电压大于该上限阀值时，DC/DC电路停止工作，太阳能电池板PV功率检测完成，逆变开机运行。对BUS电压进行实时监控，可以防止输入功率较大时导致的BUS电容过压。

[0020] 作为本发明的更进一步改进，t3-t2的时间段设定在小于100ms，t4-ta的检测时间段设定在小于500ms。

附图说明

[0021] 图1是太阳能电池板的在不同光强下的输出特性曲线图。

[0022] 图2是现有技术增加开机检测电路光伏逆变器原理示意图。

[0023] 图3是本发明太阳能逆变器功能示意图。

[0024] 图4是本发明开机检测过程示意图。

具体实施方式

[0025] 参照图3和图4，本发明的一种适用于带DC/DC的光伏逆变器的开机条件检测方法，其特征在于按以下步骤进行：

[0026] 1）DSP控制单元采样太阳能电池板PV电压，当太阳能电池板PV电压达到预设的开机门限电压Vmin时，记为t1时刻；从t1时刻起经过一个设定的时间段到达t2时刻，如果在这个过程中检测到太阳能电池板PV的电压持续大于开机门限电压Vmin，则DSP控制单元通过采样电路采样BUS电压，并记录该BUS电压为V1，同时DSP控制单元控制DC/DC电路开始工作；

[0027] 2）DSP控制单元将太阳能电池板PV电压控制在开机门限电压Vmin附近，并在一个设定的时间段内保持稳定至t3时刻；当太阳能电池板PV电压不能维持在开机门限电压Vmin附近，而是继续跌落，则说明太阳能电池板PV不能提供足够的功率，逆变器进入待机状态；

[0028] 3）在ta时刻记录BUS电压为V2；在等待一个设定的检测时间段后到t4时刻，记录该时刻的BUS电压为V3；

[0029] 4）运用电容储能公式： 计算BUS电容在ta到t4之间的储能，

[0030]

[0031] 由功率与能量的关系式W=Pt，得

[0032]

[0033] 式中，C2为BUS电容；

[0034] 通过公式（2）计算出太阳能电池板PV的输出功率P，

[0035] 5）当P大于逆变器的空载损耗时，启动逆变器工作。

[0036] 从t2时刻时起，DSP控制单元以大于1K的采样速率采样BUS电压，并与设定的上限阀值比较，当BUS电压大于该上限阀值时，DC/DC电路停止工作，太阳能电池板PV功率检测完成，逆变开机运行。对BUS电压进行实时监控，可以防止输入功率较大时导致的BUS电容过压。

[0037] t3-t2的时间段设定在小于100ms，t4-ta的检测时间段设定在小于500ms。

[0038] 应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。