一种逆变系统及逆变器超配控制方法

摘要

本发明提供一种逆变系统及逆变器超配控制方法，通过计算逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率，判断两者是否满足高压满载运行条件；若逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率满足高压满载运行条件，则控制直流侧至少一个开关装置关断，以减小光伏阵列的输入功率，在保证逆变器的交流侧输出为允许最大功率的情况下，通过最大功率点跟踪控制，使逆变器的直流侧电压下降；持续操作直至逆变器的直流侧电压下降至预设阈值，即保证了逆变器的最大功率输出，又降低了逆变器的工作点直流电压，避免了现有技术中在光伏阵列的输出功率大于逆变器能够输出的最大功率时，工作点直流电压过高影响逆变器寿命，并且降低系统运行可靠性、进而降低系统发电量的问题。

权利要求

1.一种逆变器超配控制方法，其特征在于，应用于逆变系统的控制器，所述控制器与开关装置连接；各个开关装置的输入端至少连接有一个光伏组件，多个开关装置的输出端并联至逆变器的直流侧；所述逆变器超配控制方法包括：计算所述逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率；

判断所述逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率是否满足高压满载运行条件；其中，所述高压满载运行条件包括：所述逆变器的交流侧输出功率在预设满载功率值回差范围内，且所述逆变器的直流侧电压大于所述逆变器允许的最大直流电压值；

若所述逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率满足所述高压满载运行条件，则控制至少一个所述开关装置关断，以减小光伏阵列的输入功率，在保证所述逆变器的交流侧输出为允许最大功率的情况下，通过最大功率点跟踪控制，使所述逆变器的直流侧电压下降；

返回所述计算所述逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率的步骤，直至所述逆变器的直流侧电压下降至预设阈值；所述预设阈值小于等于所述逆变器允许的最大直流电压值。

2.根据权利要求1所述的逆变器超配控制方法，其特征在于，在所述逆变器的直流侧电压下降至预设阈值之后，还包括：计算所述逆变器的交流侧输出功率；

根据所述逆变器的交流侧输出功率，判断所述逆变器是否已退出满载运行状态；

若所述逆变器已退出满载运行状态，则控制关断的所述开关装置闭合。

3.根据权利要求2所述的逆变器超配控制方法，其特征在于，所述判断所述逆变器是否已退出满载运行状态，包括：判断所述逆变器的交流侧输出功率是否小于预设满载功率值；

若所述逆变器的交流侧输出功率小于所述预设满载功率值，则判定所述逆变器已退出满载运行状态。

4.一种逆变系统，其特征在于，所述逆变系统包括：逆变器、控制器及多个开关装置；其中：各个开关装置的输入端至少连接有一个光伏组件，多个开关装置的输出端并联至所述逆变器的直流侧；

所述控制器与开关装置连接；

所述控制器用于：计算所述逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率；判断所述逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率是否满足高压满载运行条件；若所述逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率满足所述高压满载运行条件，则控制至少一个所述开关装置关断，以减小光伏阵列的输入功率，在保证所述逆变器的交流侧输出为允许最大功率的情况下，通过最大功率点跟踪控制，使所述逆变器的直流侧电压下降；所述控制器持续操作直至所述逆变器的直流侧电压下降至预设阈值；所述预设阈值小于等于所述逆变器允许的最大直流电压值；其中，所述高压满载运行条件包括：所述逆变器的交流侧输出功率在预设满载功率值回差范围内，且所述逆变器的直流侧电压大于所述逆变器允许的最大直流电压值。

5.根据权利要求4所述的逆变系统，其特征在于，所述控制器还用于：在所述逆变器的直流侧电压下降至预设阈值之后，计算所述逆变器的交流侧输出功率；根据所述逆变器的交流侧输出功率，判断所述逆变器是否已退出满载运行状态；若所述逆变器已退出满载运行状态，则控制关断的所述开关装置闭合。

6.根据权利要求5所述的逆变系统，其特征在于，所述控制器用于判断所述逆变器是否已退出满载运行状态时，具体用于：判断所述逆变器的交流侧输出功率是否小于预设满载功率值；若所述逆变器的交流侧输出功率小于所述预设满载功率值，则判定所述逆变器已退出满载运行状态。

7.根据权利要求4或5所述的逆变系统，其特征在于，所述控制器集成于所述逆变器中。

8.根据权利要求4或5所述的逆变系统，其特征在于，所述开关装置包括：可控开关和电动操作装置；其中：所述可控开关连接于光伏组件与直流母线之间；

所述电动操作装置的输入端与所述控制器通信连接；

所述电动操作装置的输出端与所述可控开关的控制端相连。

说明书

一种逆变系统及逆变器超配控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及逆变器控制技术领域，特别涉及一种逆变系统及逆变器超配控制方法。

背景技术

[0002] 在逆变器的应用领域，存在一些因素将会导致直流电源的输出功率大于逆变器能够输出的最大功率；比如当逆变器处于超配工作状态下，即，假设逆变器的额定功率为P，而配置其光伏阵列的容量为N*P，使得逆变器在一定的光照温度条件下，其输出功率将大于P。

[0003] 当逆变器超配，且在一定光照和温度条件下，光伏阵列的输出功率大于逆变器能够输出的最大功率时，逆变器将不能工作在光伏阵列输出的MPP电压点Umpp，且工作点直流电压会大于该MPP电压点Umpp；超配的越多，其工作点直流电压将会越高。

[0004] 而逆变器工作在较高的直流电压，将会影响逆变器寿命，并且持续高直流电压满载运行可能会触发逆变器本身的一些保护，导致逆变器会出现高压降额甚至停机的情况，进而降低系统发电量。

发明内容

[0005] 本发明提供一种逆变系统及逆变器超配控制方法，以解决现有技术中在光伏阵列的输出功率大于逆变器能够输出的最大功率时，工作点直流电压过高影响逆变器寿命，并且降低系统运行可靠性、进而降低系统发电量的问题。

[0006] 为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

[0007] 一种逆变器超配控制方法，应用于逆变系统的控制器，所述控制器与开关装置连接；各个开关装置的输入端至少连接有一个光伏组件，多个开关装置的输出端并联至逆变器的直流侧；所述逆变器超配控制方法包括：

[0008] 计算所述逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率；

[0009] 判断所述逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率是否满足高压满载运行条件；

[0010] 若所述逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率满足所述高压满载运行条件，则控制至少一个所述开关装置关断，以减小光伏阵列的输入功率，在保证所述逆变器的交流侧输出为允许最大功率的情况下，通过最大功率点跟踪控制，使所述逆变器的直流侧电压下降；

[0011] 返回所述计算所述逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率的步骤，直至所述逆变器的直流侧电压下降至预设阈值；所述预设阈值小于等于所述逆变器允许的最大直流电压值。

[0012] 优选的，在所述逆变器的直流侧电压下降至预设阈值之后，还包括：

[0013] 计算所述逆变器的交流侧输出功率；

[0014] 根据所述逆变器的交流侧输出功率，判断所述逆变器是否已退出满载运行状态；

[0015] 若所述逆变器已退出满载运行状态，则控制关断的所述开关装置闭合。

[0016] 优选的，所述高压满载运行条件包括：

[0017] 所述逆变器的交流侧输出功率在预设满载功率值回差范围内，且所述逆变器的直流侧电压大于所述逆变器允许的最大直流电压值。

[0018] 优选的，所述判断所述逆变器是否已退出满载运行状态，包括：

[0019] 判断所述逆变器的交流侧输出功率是否小于预设满载功率值；

[0020] 若所述逆变器的交流侧输出功率小于所述预设满载功率值，则判定所述逆变器已退出满载运行状态。

[0021] 一种逆变系统，所述逆变系统包括：逆变器、控制器及多个开关装置；其中：

[0022] 各个开关装置的输入端至少连接有一个光伏组件，多个开关装置的输出端并联至所述逆变器的直流侧；

[0023] 所述控制器与开关装置连接；

[0024] 所述控制器用于：计算所述逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率；判断所述逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率是否满足高压满载运行条件；若所述逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率满足所述高压满载运行条件，则控制至少一个所述开关装置关断，以减小光伏阵列的输入功率，在保证所述逆变器的交流侧输出为允许最大功率的情况下，通过最大功率点跟踪控制，使所述逆变器的直流侧电压下降；所述控制器持续操作至所述逆变器的直流侧电压下降至预设阈值；所述预设阈值小于等于所述逆变器允许的最大直流电压值。

[0025] 优选的，所述控制器还用于：在所述逆变器的直流侧电压下降至预设阈值之后，计算所述逆变器的交流侧输出功率；根据所述逆变器的交流侧输出功率，判断所述逆变器是否已退出满载运行状态；若所述逆变器已退出满载运行状态，则控制关断的所述开关装置闭合。

[0026] 优选的，所述高压满载运行条件包括：

[0027] 所述逆变器的交流侧输出功率在预设满载功率值回差范围内，且所述逆变器的直流侧电压大于所述逆变器允许的最大直流电压值。

[0028] 优选的，所述控制器用于判断所述逆变器是否已退出满载运行状态时，具体用于：判断所述逆变器的交流侧输出功率是否小于预设满载功率值；若所述逆变器的交流侧输出功率小于所述预设满载功率值，则判定所述逆变器已退出满载运行状态。

[0029] 优选的，所述控制器集成于所述逆变器中。

[0030] 优选的，所述开关装置包括：可控开关和电动操作装置；其中：

[0031] 所述可控开关连接于光伏组件与直流母线之间；

[0032] 所述电动操作装置的输入端与所述控制器通信连接；

[0033] 所述电动操作装置的输出端与所述可控开关的控制端相连。

[0034] 本发明提供的所述逆变器超配控制方法，通过计算逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率；判断逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率是否满足高压满载运行条件；若逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率满足高压满载运行条件，则控制至少一个开关装置关断，以减小光伏阵列的输入功率，在保证所述逆变器的交流侧输出为允许最大功率的情况下，通过最大功率点跟踪控制，使逆变器的直流侧电压下降；持续操作直至逆变器的直流侧电压下降至预设阈值，即保证了逆变器的最大功率输出，又降低了逆变器的工作点直流电压，避免了现有技术中在光伏阵列的输出功率大于逆变器能够输出的最大功率时，工作点直流电压过高影响逆变器寿命，并且降低系统运行可靠性、进而降低系统发电量的问题。

附图说明

[0035] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述内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附图。

[0036] 图1是本发明实施例提供的逆变器超配控制方法的流程图；

[0037] 图2是本发明另一实施例提供的逆变器直流侧的功率和电压之间的关系图；

[0038] 图3是本发明另一实施例提供的逆变器超配控制方法的流程图；

[0039] 图4是本发明另一实施例提供的逆变系统的结构示意图。

具体实施方式

[0040] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0041] 本发明提供一种逆变器超配控制方法，以解决现有技术中在光伏阵列的输出功率大于逆变器能够输出的最大功率时，工作点直流电压过高影响逆变器寿命，并且降低系统运行可靠性、进而降低系统发电量的问题。

[0042] 该逆变器超配控制方法，应用于逆变系统的控制器，控制器与开关装置连接，具体可以为电连接或者通信连接，此处不做具体限定；各个开关装置的输入端至少连接有一个光伏组件，多个开关装置的输出端并联至逆变器的直流侧；具体的，该逆变器超配控制方法参见图1，包括：

[0043] S101、计算逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率；

[0044] 通过相应的检测设备即可得到逆变器的直流侧电压和直流侧电流，根据能量守恒定律，逆变器直流侧功率即为其交流侧功率，因此计算得到其直流侧功率也即得到其交流侧功率。

[0045] S102、判断逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率是否满足高压满载运行条件；

[0046] 优选的，该高压满载运行条件包括：

[0047] 逆变器的交流侧输出功率在预设满载功率值回差范围内，且逆变器的直流侧电压大于逆变器允许的最大直流电压值。

[0048] 图2所示为逆变器直流侧的功率Ppv和电压Upv之间的关系。具体的，当逆变器超配，且在一定光照和温度条件下，光伏阵列的输出功率大于逆变器能够输出的最大功率时，逆变器将工作在满载状态下；若超配过多时，如图2所示曲线1上的A点，逆变器的直流侧电压U2将会大于B点所对应的逆变器允许的最大直流电压值Umax，此时将会影响逆变器的寿命和需要进行一定的电压控制。

[0049] 因此，若逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率满足高压满载运行条件，则执行步骤S103；

[0050] S103、控制至少一个开关装置关断，以减小光伏阵列的输入功率，在保证逆变器的交流侧输出为允许最大功率的情况下，通过最大功率点跟踪控制，使逆变器的直流侧电压下降；

[0051] 重复执行步骤S101至步骤S103，直至逆变器的直流侧电压下降至预设阈值；该预设阈值小于等于逆变器允许的最大直流电压值。

[0052] 控制相应个数的开关装置关断后，将会在逆变器的交流侧输出为允许最大功率的情况下Pout下，通过最大功率点跟踪控制，使逆变器的直流侧电压下降，参见图2，逆变器的直流电压工作点由原来曲线1上的A点过渡到曲线2上的C点，此时逆变器的工作点直流电压，也即其直流侧电压U1小于B点所对应的逆变器允许的最大直流电压值Umax，逆变器将工作在相应的模式下，此模式下仅需开通部分光伏组件即可，在不改变逆变器交流侧输出功率的情况下，控制逆变器的工作点直流电压处于安全范围内。

[0053] 本实施例提供的该逆变器超配控制方法，通过重复执行上述步骤，直至逆变器的直流侧电压下降至预设阈值，即保证了逆变器的最大功率输出，又降低了逆变器的工作点直流电压，避免了现有技术中在光伏阵列的输出功率大于逆变器能够输出的最大功率时，工作点直流电压过高影响逆变器寿命，并且降低系统运行可靠性、进而降低系统发电量的问题。

[0054] 本发明另一实施例还提供了另外一种逆变器超配控制方法，参见图3，包括：

[0055] S201、计算逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率；

[0056] S202、判断逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率是否满足高压满载运行条件；

[0057] 若逆变器的直流侧电压和交流侧输出功率满足高压满载运行条件，则执行步骤S203；

[0058] S203、控制至少一个开关装置关断，以减小光伏阵列的输入功率，在保证所述逆变器的交流侧输出为允许最大功率的情况下，通过最大功率点跟踪控制，使逆变器的直流侧电压下降；

[0059] S204、判断逆变器的直流侧电压是否下降至逆变器允许的最大直流电压值；

[0060] 若逆变器的直流侧电压未下降至预设阈值，则重复执行步骤S201至S203；若逆变器的直流侧电压下降至预设阈值，则执行步骤S205；该预设阈值小于等于逆变器允许的最大直流电压值。

[0061] S205、计算逆变器的交流侧输出功率；

[0062] S206、根据逆变器的交流侧输出功率，判断逆变器是否已退出满载运行状态；

[0063] 若逆变器已退出满载运行状态，则执行步骤S207；

[0064] S207、控制关断的开关装置闭合。

[0065] 本实施例在上一实施例的基础之上，给出了当根据逆变器的输出功率判断逆变器已退出满载运行状态时，控制器的控制方案；优选的，当判断逆变器的交流侧输出功率小于预设满载功率值时，则可判定逆变器已退出满载运行状态，此时可以控制已关断的开关装置闭合。

[0066] 值得说明的是，若之前重复执行过步骤S201至S203，即之前关断过不止一个开关装置，则说明光伏阵列中已关断了多串光伏组串或者多个光伏组件的输出；此时，当判定逆变器已退出满载运行状态时，则可以控制已关断的多个开关装置分次逐一闭合，或者一次同时闭合，并实时判断逆变器的当前状态是否满足该高压满载运行条件，确保系统最大功率输出和避免逆变器高压运行的兼顾。

[0067] 本发明另一实施例还提供了一种逆变系统，该逆变系统参见图4，包括：逆变器100、控制器及多个开关装置200；其中：

[0068] 各个开关装置200的输入端至少连接有一个光伏组件，多个开关装置200的输出端并联至逆变器100的直流侧；

[0069] 控制器与开关装置200连接；

[0070] 控制器用于：计算逆变器100的直流侧电压和交流侧输出功率；判断逆变器100的直流侧电压和交流侧输出功率是否满足高压满载运行条件；若逆变器100的直流侧电压和交流侧输出功率满足高压满载运行条件，则控制至少一个开关装置200关断，以减小光伏阵列的输入功率，在保证所述逆变器的交流侧输出为允许最大功率的情况下，通过最大功率点跟踪控制，使逆变器100的直流侧电压下降；控制器持续操作直至逆变器100的直流侧电压下降至预设阈值，该预设阈值小于等于逆变器100允许的最大直流电压值。

[0071] 本实施例提供的该逆变系统，通过控制器重复执行上述步骤，直至逆变器100的直流侧电压下降至预设阈值，即保证了逆变器100的最大功率输出，又降低了逆变器100的工作点直流电压，避免了现有技术中在光伏阵列的输出功率大于逆变器100能够输出的最大功率时，工作点直流电压过高影响逆变器100的寿命，并且降低系统运行可靠性、进而降低系统发电量的问题。

[0072] 优选的，控制器还用于：在逆变器100的直流侧电压下降至预设阈值之后，计算逆变器100的交流侧输出功率；根据逆变器100的交流侧输出功率，判断逆变器100是否已退出满载运行状态；若逆变器100已退出满载运行状态，则控制关断的开关装置200导通。

[0073] 优选的，高压满载运行条件包括：

[0074] 逆变器100的交流侧输出功率在预设满载功率值回差范围内，且逆变器100的直流侧电压大于逆变器100允许的最大直流电压值。

[0075] 优选的，控制器用于判断逆变器100是否已退出满载运行状态时，具体用于：判断逆变器100的交流侧输出功率是否小于预设满载功率值；若逆变器100的交流侧输出功率小于预设满载功率值，则判定逆变器100已退出满载运行状态。

[0076] 优选的，控制器集成于逆变器100中。

[0077] 当然，在具体的实际应用中，该控制器可以是基础于逆变器100中的，如图4所示，也可以是独立于逆变器100的，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

[0078] 优选的，参见图4，开关装置200包括：可控开关和电动操作装置Motor；其中：

[0079] 可控开关连接于光伏组件与直流母线之间；

[0080] 电动操作装置Motor的输入端与控制器通信连接；

[0081] 电动操作装置Motor的输出端与可控开关的控制端相连。

[0082] 电动操作装置Motor与控制器之间可以通过有线技术或者无线技术实现通信连接，此处不做具体限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

[0083] 其余工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

[0084] 本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

[0085] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。