專利名稱：一種光伏并網(wǎng)逆變器裝置及提高其轉(zhuǎn)換效率的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種逆變器的控制方法，尤其涉及一種光伏并網(wǎng)逆變器裝置及提高其 轉(zhuǎn)換效率的控制方法，屬于逆變器控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著傳統(tǒng)燃料能源的緊缺，太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源因其具有環(huán)保、無(wú)能源消耗 等諸多優(yōu)點(diǎn)而逐漸得到廣泛的關(guān)注和研究。目前組串式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中，主要是在DC/DC變換器處實(shí)現(xiàn)分布式并聯(lián)，即 一個(gè)光伏陣列分別與一個(gè)DC/DC變換器連接，實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤，避免集中式的光伏陣列 所導(dǎo)致的相互影響，提高最大功率跟蹤的效率。DC/DC變換器輸出并聯(lián)后通過(guò)一個(gè)大容量集 中式逆變器進(jìn)行DC/AC變換，把能量送入電網(wǎng)，故逆變環(huán)節(jié)不具備冗余性。采用分布式DC/DC和分布式DC/AC的結(jié)構(gòu)，逆變環(huán)節(jié)具有冗余性，且可以根據(jù)直流 母線電壓高低對(duì)并聯(lián)運(yùn)行的并網(wǎng)逆變單元進(jìn)行能量管理，根據(jù)系統(tǒng)的輸入功率，使所有并 網(wǎng)逆變單元中的一個(gè)非滿載工作，一部分滿載工作，其余的自動(dòng)關(guān)閉，并網(wǎng)逆變單元之間無(wú) 任何信號(hào)互連線。但是該方法僅優(yōu)化了系統(tǒng)輕載工作時(shí)的效率，忽略了 DC/AC變換器一般 在其50%至60%負(fù)載工作時(shí)，變換效率最高的特點(diǎn)。因此，當(dāng)系統(tǒng)功率較輕時(shí)，若使得DC/ AC變換器一部分工作在509^60%負(fù)載，以最高變換效率工作，一個(gè)DC/AC變換器較輕載工 作，其余自動(dòng)關(guān)閉；而當(dāng)系統(tǒng)功率進(jìn)一步增大時(shí)，一部分DC/AC變換器工作在滿載狀態(tài)，一 個(gè)DC/AC變換器非滿載工作，其余DC/AC變換器以50%飛0%負(fù)載工作，則系統(tǒng)全負(fù)載范圍內(nèi) 的變換效率均可以得到一定程度的提高，真正實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)全負(fù)載范圍內(nèi)的高 效運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)背景技術(shù)中分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)能量管理方法存在的缺陷，而提 出一種光伏并網(wǎng)逆變器裝置及提高其轉(zhuǎn)換效率的控制方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案
一種光伏并網(wǎng)逆變器裝置，所述光伏并網(wǎng)逆變器裝置包括N個(gè)光伏并網(wǎng)逆變器，N為正 整數(shù)，每個(gè)光伏并網(wǎng)逆變器包括發(fā)電單元、直流母線、直流_交流轉(zhuǎn)換電路、電壓外環(huán)控制 電路、電流內(nèi)環(huán)控制及調(diào)制電路；其中所述發(fā)電單元包括依次連接的光伏陣列、直流-直流 變換器；所述電流內(nèi)環(huán)控制及調(diào)制電路包括依次連接的電流內(nèi)環(huán)控制電路、PWM產(chǎn)生電路； 其中，發(fā)電單元的輸出端與直流母線的輸入端連接，直流母線的輸出端依次與直流-交流 轉(zhuǎn)換電路、交流電網(wǎng)連接，電壓外環(huán)控制電路分別與直流母線、電流內(nèi)環(huán)控制及調(diào)制電路連 接；
所述電壓外環(huán)控制電路包括母線電壓采樣電路、第一、第二母線電壓調(diào)節(jié)器、第一、第 二限幅電路和三個(gè)電壓環(huán)；其中母線電壓采樣電路的第一輸出端依次與第一電壓環(huán)、第一 母線電壓調(diào)節(jié)器、第一限幅電路連接；母線電壓采樣電路的第二輸出端依次與第二電壓環(huán)、第二母線電壓調(diào)節(jié)器、第二限幅電路連接；第一限幅電路、第二限幅電路的輸出端分別與第 三電壓環(huán)連接?！N提高光伏并網(wǎng)逆變器裝置轉(zhuǎn)換效率的控制方法，具體步驟如下
步驟A，將光伏陣列和直流-直流變換器組成發(fā)電單元后與直流母線的輸入端連接，采 用母線電壓采樣電路測(cè)量直流母線電壓得到母線電壓反饋信號(hào)；
步驟B，將母線電壓反饋信號(hào)與第一電壓環(huán)的電壓給定信號(hào)相減再依次通過(guò)第一母線 電壓調(diào)節(jié)器和第一限幅電路得到第一電壓調(diào)制信號(hào)；將母線電壓反饋信號(hào)與第二電壓環(huán)的 電壓給定信號(hào)相減再依次通過(guò)第二母線電壓調(diào)節(jié)器和第二限幅電路得到第二電壓調(diào)制信 號(hào)；
采用上述第一電壓調(diào)制信號(hào)和第二電壓調(diào)制信號(hào)分別限定該光伏并網(wǎng)逆變器的輸出 功率；
步驟C，將第一電壓調(diào)制信號(hào)和第二電壓調(diào)制信號(hào)通過(guò)第三電壓環(huán)相加后得到第三電 壓調(diào)制信號(hào)，將第三電壓調(diào)制信號(hào)作為并網(wǎng)電流給定的幅值信號(hào)，將此幅值信號(hào)輸入電流 內(nèi)環(huán)控制及調(diào)制電路中的電流內(nèi)環(huán)控制電路；
步驟D，電流內(nèi)環(huán)控制電路將步驟C所述幅值信號(hào)轉(zhuǎn)換成調(diào)制信號(hào)，并將此調(diào)制信號(hào)發(fā) 送至PWM產(chǎn)生電路，得到直流_交流轉(zhuǎn)換電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。進(jìn)一步的，本發(fā)明的提高光伏并網(wǎng)逆變器裝置轉(zhuǎn)換效率的控制方法，采用步驟B 所述的第一電壓調(diào)制信號(hào)和第二電壓調(diào)制信號(hào)分別限定光伏并網(wǎng)逆變器的輸出功率，具體 步驟如下
B1，當(dāng)?shù)谝?、第二母線電壓調(diào)節(jié)器的輸出均分別達(dá)到第一、第二限幅電路的最高限值 時(shí)，所述光伏并網(wǎng)逆變器輸出滿載功率；
B2，當(dāng)?shù)谝?、第二母線電壓調(diào)節(jié)器的輸出均分別是第一、第二限幅電路的最低限值時(shí)， 所述光伏并網(wǎng)逆變器的輸出功率為零；
B3，當(dāng)?shù)谝?、第二母線電壓調(diào)節(jié)器的輸出中的一個(gè)達(dá)到限幅電路的最低限值、另一個(gè)達(dá) 到限幅電路的最高限值時(shí)，該光伏并網(wǎng)逆變器的輸出功率為滿載功率的60%。進(jìn)一步的，本發(fā)明的提高光伏并網(wǎng)逆變器裝置轉(zhuǎn)換效率的控制方法，所述第一電 壓環(huán)的電壓給定信號(hào)和第二電壓環(huán)的電壓給定信號(hào)不相等；
當(dāng)?shù)诙妷涵h(huán)的電壓給定信號(hào)大于第一電壓環(huán)的電壓給定信號(hào)時(shí)，將第一電壓調(diào)制信 號(hào)作為該并網(wǎng)逆變器最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的并網(wǎng)電流幅值給定信號(hào)；
當(dāng)?shù)谝浑妷涵h(huán)的電壓給定信號(hào)大于第二電壓環(huán)的電壓給定信號(hào)時(shí)，將第二電壓調(diào)制信 號(hào)作為該并網(wǎng)逆變器最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的并網(wǎng)電流幅值給定信號(hào)。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案具有如下有益效果
1)本發(fā)明的裝置無(wú)需增加任何的軟硬件成本，即可提高并網(wǎng)系統(tǒng)全負(fù)載范圍的效率， 尤其提高系統(tǒng)的半載效率和歐洲效率；
2)本發(fā)明的裝置易于模塊化，也易于擴(kuò)容和維修；
3)本發(fā)明的逆變器之間無(wú)信號(hào)互連線，系統(tǒng)無(wú)需上位機(jī)控制和通訊即可實(shí)現(xiàn)功率的合 理分配；
4)本發(fā)明的控制方法首先對(duì)多個(gè)并網(wǎng)逆變器的母線電壓調(diào)節(jié)器分別設(shè)定不同等級(jí)的 給定電壓，隨著輸入功率的增加，逆變器依據(jù)給定電壓的高低依次投入工作，通過(guò)在輕載情況下減少逆變器的運(yùn)行數(shù)量來(lái)提高輕載效率；對(duì)單個(gè)并網(wǎng)逆變器的直流母線電壓調(diào)節(jié)器 分別施以不同的給定值和輸出限幅值，確保在不同功率等級(jí)下，逆變器均能優(yōu)先以最高效 率運(yùn)行，進(jìn)一步提高系統(tǒng)總體效率。


圖1是提高光伏并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換效率的控制方法原理圖； 圖2是采用單相全橋逆變器拓?fù)涞膶?shí)施例原理圖3是兩個(gè)并網(wǎng)逆變器共直流母線并聯(lián)工作時(shí)的電路拓?fù)浼翱刂齐娐吩韴D； 圖4是模塊化光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)施例；
圖5是并網(wǎng)逆變器采用圖2所示全橋逆變器拓?fù)涞淖儞Q效率曲線； 圖6是效率優(yōu)化對(duì)比曲線；圖6 (a)是3個(gè)并網(wǎng)逆變器并聯(lián)時(shí)的效率對(duì)比曲線，圖6 (b)是6個(gè)并網(wǎng)逆變器并聯(lián)時(shí)的效率對(duì)比曲線； 圖中符號(hào)說(shuō)明
圖1和圖2中1 一為直流母線，2—直流-交流轉(zhuǎn)換電路，3 —電壓外環(huán)控制電路，4一電 流內(nèi)環(huán)控制及調(diào)制電路，301—母線電壓采樣電路，302、303—第一、第二母線電壓調(diào)節(jié)器， 304、305—第一、第二限幅電路，401 —電感電流采樣電路，402—電感電流調(diào)節(jié)器，仏一直流 母線電壓，6 _母線濾波電容，^riJ一交流電網(wǎng)，第一至第四功率開(kāi)關(guān)管，Lfl、Lf2— 第一、第二濾波電感，G為輸出濾波電容，《Mfl、《ref2—第一、第二電壓環(huán)的電壓給定信號(hào)， ",1、",2—第一、第二電壓調(diào)制信號(hào)， 一第三電壓調(diào)制信號(hào)，？仏一電網(wǎng)電壓相位信號(hào)，/&一 并網(wǎng)電流給定信號(hào)，—第一濾波電感電流反饋信號(hào)，i,一電流調(diào)制信號(hào)，、廣、4一第一 至第四功率開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)。圖3中11、12—第一、第二發(fā)電單元；21、22—第一、第二全橋逆變電路；31、32— 第一、第二電壓外環(huán)控制電路，311、321—第一、第二母線電壓采樣電路，312、313、322、 323—第一至第四母線電壓調(diào)節(jié)器，314、315、324、325—第一至第四限幅電路，41、42—第 一、第二電流內(nèi)環(huán)控制和調(diào)制電路，411、421—第一、第二電感電流采樣電路，412、422—第 一、第二電感電流調(diào)節(jié)器，/Vl、/V2—第一、第二光伏陣列，、、Z2_第一、第二儲(chǔ)能電感，SB1、
—第一、第二功率開(kāi)關(guān)管，仏、叢一第一、第二功率二極管，G、Q—第一、第二母線電容， 乂廣乂4_第三至第六功率開(kāi)關(guān)管，&廣簽4_第七至第十功率開(kāi)關(guān)管，Zfll、Zfl2、Zf21、Zf22—第一 至第四濾波電感，Cfl、Cf2_第一、第二濾波電容，^riJ一交流電網(wǎng)，^^、^^一第一、第二母線 電壓反饋系數(shù)， "refll、"refl2、"ref21、^ref22 第一至第四電壓環(huán)的電壓給定信號(hào)， 11、"rl2、 21、 第一至第四電壓調(diào)制信號(hào)，第五、第六電壓調(diào)制信號(hào)，irefl> iref2—第一、第二 電流給定信號(hào)，imi、八f21—第一、第三濾波電感電流反饋信號(hào)，iri、irt_第一、第二電流調(diào)制 信號(hào)，rgsll、gsl4—第三至第六功率開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)，、2廣、24—第七至第十功率開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng) 信號(hào)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及的一種提高并網(wǎng)逆變器裝置轉(zhuǎn)換效率的控制方法原理圖如圖1所示， 包括發(fā)電單元、直流母線1、直流-交流轉(zhuǎn)換電路2、電壓外環(huán)控制電路3、電流內(nèi)環(huán)控制及調(diào) 制電路4 ；其中所述發(fā)電單元包括依次連接的光伏陣列、直流-直流變換器；所述電流內(nèi)環(huán)控制及調(diào)制電路4包括依次連接的電流內(nèi)環(huán)控制電路、PWM產(chǎn)生電路；其中，發(fā)電單元的輸 出端與直流母線的輸入端連接，直流母線1的輸出端依次與直流_交流轉(zhuǎn)換電路2、交流電 網(wǎng)連接，電壓外環(huán)控制電路3分別與直流母線1、電流內(nèi)環(huán)控制及調(diào)制電路4連接；
所述電壓外環(huán)控制電路3包括母線電壓采樣電路301、第一、第二母線電壓調(diào)節(jié)器302、 303、第一、第二限幅電路304、305和三個(gè)電壓環(huán)；其中母線電壓采樣電路301的第一輸出端 依次與第一電壓環(huán)、第一母線電壓調(diào)節(jié)器302、第一限幅電路304連接；母線電壓采樣電路 301的第二輸出端依次與第二電壓環(huán)、第二母線電壓調(diào)節(jié)器303、第二限幅電路305連接；第 一限幅電路304、第二限幅電路305的輸出端分別與第三電壓環(huán)連接； 所述控制方法具體步驟如下
步驟A，將光伏陣列和直流-直流變換器組成發(fā)電單元后與直流母線的輸入端連接，采 用母線電壓采樣電路301測(cè)量直流母線電壓UA得到母線電壓反饋信號(hào)“。f ；
步驟B，將母線電壓反饋信號(hào)uof與第一電壓環(huán)的電壓給定信號(hào)相減再依次通過(guò)第 一母線電壓調(diào)節(jié)器302和第一限幅電路304得到第一電壓調(diào)制信號(hào)url ；將母線電壓反饋信 號(hào)uof與第二電壓環(huán)的電壓給定信號(hào)urei2相減再依次通過(guò)第二母線電壓調(diào)節(jié)器303和第二 限幅電路305得到第二電壓調(diào)制信號(hào)ur2 ；
步驟C，將第一電壓調(diào)制信號(hào)"rl和第二電壓調(diào)制信號(hào)ur2通過(guò)第三電壓環(huán)相加后得到 第三電壓調(diào)制信號(hào)",，將第三電壓調(diào)制信號(hào)作為并網(wǎng)電流給定的幅值信號(hào)，將此幅值信 號(hào)輸入電流內(nèi)環(huán)控制及調(diào)制電路4中的電流內(nèi)環(huán)控制電路；
步驟D，電流內(nèi)環(huán)控制電路將步驟C所述幅值信號(hào)轉(zhuǎn)換成調(diào)制信號(hào)，并將此調(diào)制信號(hào)發(fā) 送至PWM產(chǎn)生電路，得到直流-交流轉(zhuǎn)換電路2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。采用步驟B所述的第一電壓調(diào)制信號(hào)url和第二電壓調(diào)制信號(hào)ur2分別限定光伏并 網(wǎng)逆變器的輸出功率，具體步驟如下
B1，當(dāng)?shù)谝?、第二母線電壓調(diào)節(jié)器302、303的輸出均分別達(dá)到第一、第二限幅電路的最 高限值時(shí)，所述光伏并網(wǎng)逆變器輸出滿載功率；
B2，當(dāng)?shù)谝?、第二母線電壓調(diào)節(jié)器302、303的輸出均分別是第一、第二限幅電路的最低 限值時(shí)，所述并網(wǎng)逆變器輸出功率為零；
B3，當(dāng)?shù)谝?、第二母線電壓調(diào)節(jié)器302、303的輸出中的一個(gè)達(dá)到限幅電路的最低限值、 另一個(gè)達(dá)到限幅電路的最高限值時(shí)，并網(wǎng)逆變器變換效率最優(yōu)。所述第一電壓環(huán)的電壓給定信號(hào)uren和第二電壓環(huán)的電壓給定信號(hào) ef2不相等； 當(dāng)?shù)诙妷涵h(huán)的電壓給定信號(hào)"ref2大于第一電壓環(huán)的電壓給定信號(hào) efl時(shí)，將第一電
壓調(diào)制信號(hào)"作為并網(wǎng)逆變器最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的并網(wǎng)電流幅值給定信號(hào)；
當(dāng)?shù)谝浑妷涵h(huán)的電壓給定信號(hào) efl大于第二電壓環(huán)的電壓給定信號(hào)"ref2時(shí)，將第二電 壓調(diào)制信號(hào)作為并網(wǎng)逆變器最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的并網(wǎng)電流幅值給定信號(hào)。在具體實(shí)施例中，直流_交流轉(zhuǎn)換電路可采用多種電路拓?fù)?，圖2所示為直流_交 流變換電路采用單相全橋逆變器拓?fù)涞膶?shí)施例原理圖。圖3所示是兩個(gè)并網(wǎng)逆變器共直流母線并聯(lián)工作時(shí)的實(shí)施例電路拓?fù)浼翱刂齐?路原理圖，包括發(fā)電單元11和12，全橋并網(wǎng)逆變電路21和22，電壓外環(huán)控制電路31和32， 電流內(nèi)環(huán)控制和調(diào)制電路41和42，輸出濾波電感和電容。發(fā)電單元11和12中的/V7和
均為光伏陣列，每個(gè)光伏陣列的輸出端均串接一個(gè)Boost DC/DC變換器組成發(fā)電單元后連入公共直流母線，每個(gè)全橋并網(wǎng)逆變電路的輸入端均接入公共直流母線，其輸出端均 連入交流電網(wǎng)識(shí)^。前級(jí)Boost DC/DC變換器對(duì)光伏陣列進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，把光伏陣 列發(fā)出的電能送入直流母線。第三電壓調(diào)制信號(hào) 工和第六電壓調(diào)制信號(hào)的最大值相 等，兩個(gè)全橋并網(wǎng)逆變器的最大功率均是1000W，考慮到采樣電路中的模擬器件離散性不完 全相同，第一母線電壓反饋系數(shù)為0.01，第二母線電壓反饋系數(shù)為0. 0099，其余控制 參數(shù)完全相同，第一母線電壓給定信號(hào)"為4V，第二母線電壓給定信號(hào)"ref2為4. 2V，假 設(shè)兩個(gè)全橋并網(wǎng)逆變器的最大效率點(diǎn)均在60%負(fù)載處，即設(shè)定第一電壓調(diào)制信號(hào)最大 值為第三電壓調(diào)制信號(hào)url最大值的0. 6倍，第二電壓調(diào)制信號(hào)最大值為第三電壓調(diào)制 信號(hào)url最大值的0. 4倍，第四電壓調(diào)制信號(hào)最大值為第六電壓調(diào)制信號(hào)ur2最大值的 0. 6倍，第五電壓調(diào)制信號(hào)ur22最大值為第六電壓調(diào)制信號(hào)ur2最大值的0. 4倍。當(dāng)DC/DC 變換器的輸出總功率小于600W時(shí)，第一全橋并網(wǎng)逆變器由于母線電壓反饋系數(shù)最大，最先 開(kāi)始工作，由第一母線電壓調(diào)節(jié)器312控制直流母線電壓為400V，第二母線電壓調(diào)節(jié)器313 的輸出達(dá)到第二限幅電路315的最低限值。第二全橋并網(wǎng)逆變器的第三、第四母線電壓調(diào) 節(jié)器322、324的輸出分別達(dá)到第三、第四限幅電路324、325的最低限值；當(dāng)DC/DC變換器的 總輸出功率大于600W小于1200W時(shí)，第一全橋并網(wǎng)逆變器的第一母線電壓調(diào)節(jié)器312的輸 出達(dá)到第一限幅電路314的最高限值，第二母線電壓調(diào)節(jié)器313的輸出達(dá)到第二限幅電路 的最低限值，第一全橋并網(wǎng)逆變器輸出功率600W，由第二全橋并網(wǎng)逆變器的第三母線電壓 調(diào)節(jié)器322控制直流母線電壓為404V，第四母線電壓調(diào)節(jié)器323的輸出達(dá)到第四限幅電路 325的最低限值；當(dāng)DC/DC變換器的總輸出功率大于1200W小于1600W時(shí)，第一全橋并網(wǎng)逆 變器的第一母線電壓調(diào)節(jié)器312的輸出達(dá)到第一限幅電路314的最高限值，由第二母線電 壓調(diào)節(jié)器313控制直流母線電壓為420V，第二全橋并網(wǎng)逆變器的第三母線電壓調(diào)節(jié)器322 的輸出達(dá)到第三限幅電路324的最高限值，第四母線電壓調(diào)節(jié)器323的輸出達(dá)到第四限幅 電路325的最低限值，第二全橋并網(wǎng)逆變器輸出功率600W ；當(dāng)DC/DC變換器的總輸出功率 大于1600W小于2000W，第一全橋并網(wǎng)逆變器的第一母線電壓調(diào)節(jié)器312的輸出達(dá)到第一限 幅電路314的最高限值，第二母線電壓調(diào)節(jié)器313的輸出達(dá)到第二限幅電路315的最高限 值，第一全橋并網(wǎng)逆變器輸出功率1000W，第二全橋并網(wǎng)逆變器的第三母線電壓調(diào)節(jié)器322 的輸出達(dá)到第三限幅電路324的最高限值，由第四母線電壓調(diào)節(jié)器323控制直流母線電壓 為424V ；當(dāng)DC/DC變換器的總輸出功率大于2000W時(shí)，由于第一、第二全橋并網(wǎng)逆變器均已 達(dá)到最大功率，母線電壓將不斷升高，因此該模塊化光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)正常工作的前提是 并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)總功率應(yīng)大于或等于DC/DC變換器的輸入總功率。圖4為本發(fā)明控制方法所適用的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。圖5為并網(wǎng)逆變器采用圖2所示全橋逆變器拓?fù)涞淖儞Q效率曲線，從圖中可以看 出，變換器在60%負(fù)載處達(dá)到最大效率。圖6為系統(tǒng)效率優(yōu)化對(duì)比曲線，采用0 60%負(fù)載0 100%負(fù)載的控制方法，圖6(a) 為3個(gè)并網(wǎng)逆變器并聯(lián)時(shí)的效率對(duì)比曲線，圖6 (b)為6個(gè)并網(wǎng)逆變器并聯(lián)時(shí)的效率對(duì)比 曲線，從圖中可以看出，采用本發(fā)明的提高并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換效率的控制方法可以顯著提高 光伏并網(wǎng)變換系統(tǒng)全負(fù)載范圍內(nèi)的效率。
權(quán)利要求
一種光伏并網(wǎng)逆變器裝置，包括N個(gè)光伏并網(wǎng)逆變器，N為正整數(shù)，每個(gè)光伏并網(wǎng)逆變器包括發(fā)電單元、直流母線(1)、直流 交流轉(zhuǎn)換電路(2)、電壓外環(huán)控制電路(3)、電流內(nèi)環(huán)控制及調(diào)制電路(4)；其中所述發(fā)電單元包括依次連接的光伏陣列、直流 直流變換器；所述電流內(nèi)環(huán)控制及調(diào)制電路(4)包括依次連接的電流內(nèi)環(huán)控制電路、PWM產(chǎn)生電路；其中，發(fā)電單元的輸出端與直流母線的輸入端連接，直流母線(1)的輸出端依次與直流 交流轉(zhuǎn)換電路(2)、交流電網(wǎng)連接，電壓外環(huán)控制電路(3)分別與直流母線(1)、電流內(nèi)環(huán)控制及調(diào)制電路(4)連接；其特征在于所述電壓外環(huán)控制電路(3)包括母線電壓采樣電路(301)、第一、第二母線電壓調(diào)節(jié)器(302、303)、第一、第二限幅電路(304、305)和三個(gè)電壓環(huán)；其中母線電壓采樣電路(301)的第一輸出端依次與第一電壓環(huán)、第一母線電壓調(diào)節(jié)器(302)、第一限幅電路(304)連接；母線電壓采樣電路(301)的第二輸出端依次與第二電壓環(huán)、第二母線電壓調(diào)節(jié)器(303)、第二限幅電路(305)連接；第一限幅電路(304)、第二限幅電路(305)的輸出端分別與第三電壓環(huán)連接。
2.一種用于提高權(quán)利要求1所述的光伏并網(wǎng)逆變器裝置轉(zhuǎn)換效率的控制方法，其特征 在于所述控制方法具體步驟如下步驟A，將光伏陣列和直流-直流變換器組成發(fā)電單元后與直流母線的輸入端連接，采 用母線電壓采樣電路(301)測(cè)量直流母線電壓得到母線電壓反饋信號(hào)(《。f)；步驟B，將母線電壓反饋信號(hào)("of)與第一電壓環(huán)的電壓給定信號(hào)( efl)相減再依次通 過(guò)第一母線電壓調(diào)節(jié)器(302)和第一限幅電路(304)得到第一電壓調(diào)制信號(hào)；將母線 電壓反饋信號(hào)(《。f)與第二電壓環(huán)的電壓給定信號(hào)相減再依次通過(guò)第二母線電壓調(diào) 節(jié)器(303)和第二限幅電路(305)得到第二電壓調(diào)制信號(hào)；采用上述第一電壓調(diào)制信號(hào))和第二電壓調(diào)制信號(hào)(Mr2)分別限定該光伏并網(wǎng)逆變 器的輸出功率；步驟C，將第一電壓調(diào)制信號(hào)和第二電壓調(diào)制信號(hào)通過(guò)第三電壓環(huán)相加后得 到第三電壓調(diào)制信號(hào)(M)，將第三電壓調(diào)制信號(hào)(u)作為并網(wǎng)電流給定的幅值信號(hào)，將此 幅值信號(hào)輸入電流內(nèi)環(huán)控制及調(diào)制電路(4)中的電流內(nèi)環(huán)控制電路；步驟D，電流內(nèi)環(huán)控制電路將步驟C所述幅值信號(hào)轉(zhuǎn)換成調(diào)制信號(hào)，并將此調(diào)制信號(hào)發(fā) 送至PWM產(chǎn)生電路，得到直流-交流轉(zhuǎn)換電路(2)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高光伏并網(wǎng)逆變器裝置轉(zhuǎn)換效率的控制方法，其特征 在于采用步驟B所述的第一電壓調(diào)制信號(hào)和第二電壓調(diào)制信號(hào)分別限定光伏 并網(wǎng)逆變器的輸出功率，具體步驟如下B1，當(dāng)?shù)谝?、第二母線電壓調(diào)節(jié)器(302、303)的輸出均分別達(dá)到第一、第二限幅電路的 最高限值時(shí)，所述光伏并網(wǎng)逆變器輸出滿載功率；B2，當(dāng)?shù)谝?、第二母線電壓調(diào)節(jié)器(302、303)的輸出均分別是第一、第二限幅電路的最 低限值時(shí)，所述光伏并網(wǎng)逆變器的輸出功率為零；B3，當(dāng)?shù)谝?、第二母線電壓調(diào)節(jié)器(302、303)的輸出中的一個(gè)達(dá)到限幅電路的最低限 值、另一個(gè)達(dá)到限幅電路的最高限值時(shí)，該光伏并網(wǎng)逆變器的輸出功率為滿載功率的60%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高光伏并網(wǎng)逆變器裝置轉(zhuǎn)換效率的控制方法，其特 征在于所述第一電壓環(huán)的電壓給定信號(hào)和第二電壓環(huán)的電壓給定信號(hào)不相等；當(dāng)?shù)诙妷涵h(huán)的電壓給定信號(hào)(&f2)大于第一電壓環(huán)的電壓給定信號(hào)(&fl)時(shí)，將第 一電壓調(diào)制信號(hào)作為該并網(wǎng)逆變器最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的并網(wǎng)電流幅值給定信號(hào)；當(dāng)?shù)谝浑妷涵h(huán)的電壓給定信號(hào)(&fl)大于第二電壓環(huán)的電壓給定信號(hào)(&f2)時(shí)，將第 二電壓調(diào)制信號(hào)作為該并網(wǎng)逆變器最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的并網(wǎng)電流幅值給定信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種光伏并網(wǎng)逆變器裝置及提高其轉(zhuǎn)換效率的控制方法，屬于逆變器控制領(lǐng)域。該裝置包括N個(gè)光伏并網(wǎng)逆變器，每個(gè)光伏并網(wǎng)逆變器的電壓外環(huán)控制電路(3)包括母線電壓采樣電路(301)、第一、第二母線電壓調(diào)節(jié)器(302、303)、第一、第二限幅電路(304、305)和三個(gè)電壓環(huán)；本發(fā)明的控制方法首先對(duì)多個(gè)并網(wǎng)逆變器的母線電壓調(diào)節(jié)器分別設(shè)定不同等級(jí)的給定電壓，隨著輸入功率的增加，逆變器依據(jù)給定電壓的高低依次投入工作,通過(guò)在輕載情況下減少逆變器的運(yùn)行數(shù)量來(lái)提高輕載效率；對(duì)單個(gè)并網(wǎng)逆變器的直流母線電壓調(diào)節(jié)器分別施以不同的給定值和輸出限幅值，確保在不同功率等級(jí)下逆變器均能優(yōu)先以最高效率運(yùn)行，提高系統(tǒng)總體效率。
文檔編號(hào)H02J3/38GK101980436SQ201010520040
公開(kāi)日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者馮蘭蘭, 張犁, 胡海兵, 邢巖 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)