光伏逆变器及其控制方法与流程

1.本技术涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏逆变器及其控制方法。


背景技术：

2.随着对新清洁能源的迫切需求，光伏发电站日益发展。光伏逆变器作为光伏发电站核心的电气设备，其稳定性关系到光伏发电站能否正常运行。
3.目前组串式逆变器在光伏发电站得到普遍使用，提高组串式逆变器稳定性具有重要意义。如图1，组串式光伏逆变器通常包括两级电路，前级为dc/dc电路，后级为dc/ac电路。“前级dc/dc电路”一般为升压电路，即输出电压高于输入电压。对光伏现场存在的超配情况，例如光伏板输出最佳功率高于逆变器允许的工作最大功率，由于逆变器工作在输入电压高、输入功率大的工况下，此时逆变器的直流母线电压(“前级dc/dc电路”的输出电压)高且交流输出电流大，“dc/ac逆变电路”的开关管器件承受电压高、承受电流大。此工况对“dc/ac逆变电路”的开关管器件应力要求很高，开关管器件容易损坏。为了在超配工况下稳定运行，需要提高“dc/ac电路”的开关管器件能力，然而该方式增加了成本且不能适应超配很大的工况。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种光伏逆变器及其控制方法，以在超配工况下，控制dc/ac电路的开关管器件工作在安全电压安全电流范围内，并使得实际输出视在功率达到允许输出最大视在功率。
5.根据本技术的一个方面，提供一种光伏逆变器的控制方法，所述光伏逆变器包括依次连接于光伏板与电网之间的dc/dc电路和dc/ac电路，所述dc/ac电路包括开关管器件；所述方法包括：
6.根据所述dc/ac电路的允许输出最大视在功率与实际输出视在功率的比较结果，调节所述光伏板的输出电压，以使得所述开关管器件工作在安全电压安全电流范围内。
7.在一示例中，所述根据所述dc/ac电路的允许输出最大视在功率与实际输出视在功率的比较结果，调节所述光伏板的输出电压，包括：
8.若所述允许输出最大视在功率大于所述实际输出视在功率，则降低所述光伏板的输出电压，以提升所述实际输出视在功率；
9.若所述允许输出最大视在功率小于所述实际输出视在功率，则提升所述光伏板的输出电压，以降低所述实际输出视在功率。
10.在一示例中，所述方法还包括：
11.在直流母线电压允许范围内，控制直流母线电压随着所述光伏板的输出电压的降低而降低、或者随着所述光伏板的输出电压的提升而提升。
12.在一示例中，所述若所述允许输出最大视在功率大于所述实际输出视在功率，则降低所述光伏板的输出电压，以提升所述实际输出视在功率，包括：
13.在所述实际输出视在功率达到实际输出视在功率最大值时，若所述允许输出最大视在功率仍大于所述实际输出视在功率，则维持所述直流母线电压不变。
14.在一示例中，所述若所述允许输出最大视在功率小于所述实际输出视在功率，则提升所述光伏板的输出电压，以降低所述实际输出视在功率，包括：
15.在所述直流母线电压实际值达到最大直流母线电压时，若所述允许输出最大视在功率仍小于所述实际输出视在功率，则维持所述直流母线电压不变。
16.在一示例中，维持所述直流母线电压为预设值；其中，该预设值在直流母线电压允许范围内，且该预设值对应的允许输出最大视在功率与实际输出视在功率相同。
17.在一示例中，根据直流母线电压实际值、直流母线电压与允许输出最大视在功率之间的关系曲线，得到所述允许输出最大视在功率。
18.在一示例中，根据直流母线电压与允许输出最大交流电流之间的关系曲线、以及交流侧电网电压，得到直流母线电压与允许输出最大视在功率之间的关系曲线。
19.在一示例中，根据所述开关管器件的硬件特性，得到直流母线电压与允许输出最大交流电流之间的关系曲线。
20.根据本技术的另一个方面提供一种光伏逆变器，所述光伏逆变器包括依次连接于光伏板与电网之间的dc/dc电路和dc/ac电路，所述dc/ac电路包括开关管器件；所述光伏逆变器还包括控制器；
21.所述控制器，被配置为根据所述dc/ac电路的允许输出最大视在功率与实际输出视在功率的比较结果，调节所述光伏板的输出电压，以使得所述开关管器件工作在安全电压安全电流范围内。
22.本技术实施例提供的光伏逆变器及其控制方法，可控制dc/ac电路的开关管器件工作在安全电压安全电流范围内，并使得实际输出视在功率达到允许输出最大视在功率，提高了光伏逆变器在超配工况下的可靠性。
附图说明
23.图1为本技术实施例提供的光伏逆变器示意图；
24.图2为本技术实施例提供的直流母线电压与允许输出最大交流电流之间的关系曲线示意图；
25.图3为本技术实施例提供的直流母线电压与允许输出最大视在功率之间的关系曲线示意图；
26.图4为本技术实施例提供的光伏逆变器的控制过程示意图；
27.图5为本技术实施例提供的直流母线电压与输入有功功率之间的关系曲线示意图；
28.图6为本技术实施例提供的允许输出最大视在功率小于实际输出视在功率的控制过程示意图；
29.图7为本技术实施例提供的允许输出最大视在功率大于实际输出视在功率的控制过程示意图。
30.本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
31.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
32.在本技术的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.图2为本技术实施例提供的直流母线电压与允许输出最大交流电流之间的关系曲线示意图。
34.如图2所示，根据组串式光伏逆变器的“dc/ac电路”的开关器件硬件特性，可以得到使得“dc/ac电路”的开关管器件工作在安全电压安全电流范围时，“直流母线电压”u
dc
与“允许输出最大交流电流”i
limit
之间的关系曲线。图2中横坐标表示“直流母线电压”u
dc
，纵坐标表示“允许输出最大交流电流”i
limit
。其中，i
max
为系统允许输出最大交流电流的上限值，u
max
为系统允许的直流母线电压的上限值。曲线的范围内即为“dc/ac电路”的开关管器件工作在安全电压安全电流范围。
35.图3为本技术实施例提供的直流母线电压与允许输出最大视在功率之间的关系曲线示意图。
36.如图3所示，根据“直流母线电压”u
dc
与“允许输出最大交流电流”i
limit
之间的关系曲线、以及“交流侧电网电压”vg可以得到“直流母线电压”u
dc
与“允许输出最大视在功率”s
limit
的关系曲线。其中，s
max
为系统允许输出最大视在功率的上限值，u
max
为系统允许的直流母线电压的上限值。
37.在实施中，光伏逆变器还包括控制器；
38.所述控制器，被配置为根据dc/ac电路的允许输出最大视在功率与实际输出视在功率的比较结果，调节光伏板的输出电压，以使得dc/ac电路的开关管器件工作在安全电压安全电流范围内。
39.具体地，首先根据图3所示的“直流母线电压”u
dc
与“允许输出最大视在功率”s
limit
的关系曲线，与实际采样得到的“直流母线电压实际值”u
act
可得到其对应的“允许输出最大视在功率”s
limit
。
40.然后，在如图4所示的闭环控制中，通过“控制器1”来实现当“允许输出最大视在功率”s
limit
大于“实际输出视在功率”s
act
时，控制光伏板的“输出电压”u
pv
(“dc/dc电路”的输入电压)下降；当“允许输出最大视在功率”s
limit
小于“实际输出视在功率”s
act
时，控制光伏板的“输出电压”u
pv
(“dc/dc电路”的输入电压)上升。通过“控制器2”来实现“直流母线电压”u
dc
在系统的直流母线电压允许范围内根据光伏板的“输出电压”u
pv
(“dc/dc电路”的输入电压)抬高而线性抬高、降低而线性降低。“直流母线电压”u
dc
与光伏板的“输出电压”u
pv
(“dc/dc电路”的输入电压)的关系曲线如图5所示。图5中横坐标为“直流母线电压”u
dc
，纵坐标为逆变器输入有功功率p。如图5所示，“直流母线电压”u
dc
在系统允许的最小直流母线电压u
low
与最大直流母线电压u
max
之间时，跟随光伏板的“输出电压”u
pv
抬高而线性抬高、降低而线性
降低。
41.图6为本技术实施例提供的允许输出最大视在功率小于实际输出视在功率的控制过程示意图。
42.如图6所示，当前的“直流母线电压实际值”u
act1
，可根据“直流母线电压”u
dc
与“允许输出最大视在功率”s
limit
的关系曲线，得到对应的“允许输出最大视在功率”s
limit1
。由于“允许输出最大视在功率”s
limit1
小于“实际输出视在功率”s
act1
，则需调节光伏板的“输出电压”u
pv
(“dc/dc电路”的输入电压)上升，从而将光伏板的“输出功率”减小。即光伏逆变器的“实际输出视在功率”s
act
随之减小，“直流母线电压”u
dc
随之抬高。
43.随着“实际输出视在功率”s
act
逐渐减小、“直流母线电压”u
dc
逐渐抬高，会与“直流母线电压”u
dc
与“允许输出最大视在功率”s
limit
的关系曲线存在交点(u
act2
,s
act2
)，系统可以稳定安全工作在该交点处。即维持直流母线电压为u
act2
；在该交点处，允许输出最大视在功率s
limit
与实际输出视在功率s
act
相同，即均为s
act2
。
44.进一步地，在直流母线电压实际值达到最大直流母线电压u
max
时，若“允许输出最大视在功率”s
limit
仍小于实际输出视在功率，则维持直流母线电压不变。即工作在最大直流母线电压u
max
。
45.图7为本技术实施例提供的允许输出最大视在功率大于实际输出视在功率的控制过程示意图。
46.如图7所示，当前的“直流母线电压实际值”u
act3
对应的“允许输出最大视在功率”为s
limit2
。由于“允许输出最大视在功率”s
limit2
大于“实际输出视在功率”s
act3
，则需调节光伏板的“输出电压”u
pv
降低来逐渐达到最佳工作点。随着光伏板的“输出电压”u
pv
逐渐降低，“直流母线电压”u
dc
在允许范围内逐渐下降，系统实现在“dc/ac逆变电路”的开关器件安全工作电压安全工作电流范围内输出允许最大功率。
47.进一步地，在实际输出视在功率达到实际输出视在功率最大值时，若允许输出最大视在功率仍大于实际输出视在功率，则维持直流母线电压不变(图中a点对应的直流母线电压)。
48.以上参照附图说明了本技术的优选实施例，并非因此局限本技术的权利范围。本领域技术人员不脱离本技术的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本技术的权利范围之内。

技术特征：
1.一种光伏逆变器的控制方法，所述光伏逆变器包括依次连接于光伏板与电网之间的dc/dc电路和dc/ac电路，所述dc/ac电路包括开关管器件；其特征在于，所述方法包括：根据所述dc/ac电路的允许输出最大视在功率与实际输出视在功率的比较结果，调节所述光伏板的输出电压，以使得所述开关管器件工作在安全电压安全电流范围内。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述dc/ac电路的允许输出最大视在功率与实际输出视在功率的比较结果，调节所述光伏板的输出电压，包括：若所述允许输出最大视在功率大于所述实际输出视在功率，则降低所述光伏板的输出电压，以提升所述实际输出视在功率；若所述允许输出最大视在功率小于所述实际输出视在功率，则提升所述光伏板的输出电压，以降低所述实际输出视在功率。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在直流母线电压允许范围内，控制直流母线电压随着所述光伏板的输出电压的降低而降低、或者随着所述光伏板的输出电压的提升而提升。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述若所述允许输出最大视在功率大于所述实际输出视在功率，则降低所述光伏板的输出电压，以提升所述实际输出视在功率，包括：在所述实际输出视在功率达到实际输出视在功率最大值时，若所述允许输出最大视在功率仍大于所述实际输出视在功率，则维持所述直流母线电压不变。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述若所述允许输出最大视在功率小于所述实际输出视在功率，则提升所述光伏板的输出电压，以降低所述实际输出视在功率，包括：在所述直流母线电压实际值达到最大直流母线电压时，若所述允许输出最大视在功率仍小于所述实际输出视在功率，则维持所述直流母线电压不变。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，维持所述直流母线电压为预设值；其中，该预设值在直流母线电压允许范围内，且该预设值对应的允许输出最大视在功率与实际输出视在功率相同。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据直流母线电压实际值、直流母线电压与允许输出最大视在功率之间的关系曲线，得到所述允许输出最大视在功率。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据直流母线电压与允许输出最大交流电流之间的关系曲线、以及交流侧电网电压，得到直流母线电压与允许输出最大视在功率之间的关系曲线。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述开关管器件的硬件特性，得到直流母线电压与允许输出最大交流电流之间的关系曲线。10.一种光伏逆变器，其特征在于，所述光伏逆变器包括依次连接于光伏板与电网之间的dc/dc电路和dc/ac电路，所述dc/ac电路包括开关管器件；所述光伏逆变器还包括控制器；所述控制器，被配置为根据所述dc/ac电路的允许输出最大视在功率与实际输出视在功率的比较结果，调节所述光伏板的输出电压，以使得所述开关管器件工作在安全电压安全电流范围内。

技术总结
本申请公开一种光伏逆变器及其控制方法，所述光伏逆变器包括依次连接于光伏板与电网之间的DC/DC电路和DC/AC电路，所述DC/AC电路包括开关管器件；所述方法包括：根据所述DC/AC电路的允许输出最大视在功率与实际输出视在功率的比较结果，调节所述光伏板的输出电压，以使得所述开关管器件工作在安全电压安全电流范围内。本申请可控制DC/AC电路的开关管器件工作在安全电压安全电流范围内，并使得实际输出视在功率达到允许输出最大视在功率，提高了光伏逆变器在超配工况下的可靠性。了光伏逆变器在超配工况下的可靠性。了光伏逆变器在超配工况下的可靠性。


技术研发人员：张健华 周党生 曾建友 王光伟 文熙凯 黄太军 刘永桥 章伟 李达
受保护的技术使用者：深圳市禾望科技有限公司
技术研发日：2021.11.27
技术公布日：2022/3/8