專利名稱：光伏逆變器及其低壓穿越控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光伏逆變器及其低壓穿越控制方法。
背景技術(shù)：
在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，光伏逆變器主要作用在于將光伏面板輸出的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，再將其并入電網(wǎng)中。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障導(dǎo)致電壓跌落時(shí)，光伏逆變器則會(huì)進(jìn)行自我保護(hù)，斷開與電網(wǎng)的連接。低電壓穿越(LVRT,Low Voltage Ride Through)是指在光伏逆變器并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落的時(shí)候，光伏逆變器能夠保持并網(wǎng)，甚至向電網(wǎng)提供一定的無功功率，支持電網(wǎng)恢復(fù)，直到電網(wǎng)恢復(fù)正常，從而“穿越”這個(gè)低電壓時(shí)間(區(qū)域)，此時(shí)，光伏逆變器依然能夠保持并網(wǎng)，提高電網(wǎng)供電的可靠性。目前，光伏逆變器在低壓穿越恢復(fù)瞬間容易出現(xiàn)母線電壓被拉死的情況，從而引起光伏逆變器母線電壓過低保護(hù)，或更為嚴(yán)重的引起電網(wǎng)倒灌。國家電網(wǎng)電力科技院對(duì)并網(wǎng)光伏逆變器的低壓穿越能力有嚴(yán)格要求，要求其有功功率在低壓穿越恢復(fù)后至少以10%額定功率/秒的功率變化恢復(fù)至故障前的值。這就要求光伏逆變器能夠迅速地檢測(cè)出電網(wǎng)是否發(fā)生故障，并在低壓穿越恢復(fù)后最大功率點(diǎn)跟蹤能夠快速進(jìn)行調(diào)節(jié)。然而，正常的最大功率點(diǎn)跟蹤的響應(yīng)速度是比較慢的，很難達(dá)到上述要求。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N光伏逆變器及其低壓穿越控制方法，能夠在低壓穿越恢復(fù)后，提高光伏逆變器的功率恢復(fù)速度。根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N光伏逆變器的低壓穿越控制方法，包括:根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化判斷低壓穿越是否發(fā)生，如果是，則停止最大功率點(diǎn)跟蹤。判斷低壓穿越是否恢復(fù)，如果是，則將光伏逆變器的母線電壓恢復(fù)到第一功電壓值，所述第一電壓值為預(yù)設(shè)值，或者所述第一電壓值為低壓穿越發(fā)生前的最大功率點(diǎn)電壓值或低壓穿越發(fā)生前兩個(gè)以上最大功率點(diǎn)電壓值的平均值。根據(jù)本申請(qǐng)的第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N光伏逆變器，包括:逆變模塊，用于將光伏面板輸出的母線電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓。功率控制器，其與逆變模塊連接，用于監(jiān)控和/或控制逆變模塊的母線電壓。 總控制器，其分別與功率控制器和電網(wǎng)接入端連接，用于進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，所述總控制器還用于獲取電網(wǎng)電壓，并根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化判斷低壓穿越是否發(fā)生或恢復(fù)，當(dāng)所述總控制器判斷到低壓穿越發(fā)生時(shí)則停止最大功率點(diǎn)跟蹤，當(dāng)判斷到低壓穿越恢復(fù)時(shí)則將逆變模塊的母線電壓恢復(fù)到第一電壓值，所述第一電壓值為預(yù)設(shè)值，或者所述第一電壓值為處理單元備份的低壓穿越發(fā)生前的最大功率點(diǎn)電壓值或低壓穿越發(fā)生前兩個(gè)以上最大功率點(diǎn)電壓值的平均值。
本申請(qǐng)?zhí)峁┑墓夥孀兤骷捌涞蛪捍┰娇刂品椒ㄍㄟ^在判斷到低壓穿越恢復(fù)后，將光伏逆變器的母線電壓快速恢復(fù)到第一電壓值，即能夠快速恢復(fù)光伏逆變器的輸出功率，縮短了低壓穿越的時(shí)間，能夠符合國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光伏逆變器低壓穿越的要求，避免母線電壓被拉低后光伏逆變器進(jìn)行自我保護(hù)。


圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例中光伏逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例中光伏逆變器的模塊示意圖；圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例中光伏逆變器的低壓穿越控制方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例一:請(qǐng)參考圖1，本實(shí)施例提供了一種光伏逆變器，包括總控制器101、功率控制器102、逆變模塊103和CAN (Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò))通信總線104。逆變模塊103用于將光伏面板輸出的直流母線電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓。功率控制器102與逆變模塊103連接，用于監(jiān)控和/或控制逆變模塊103的母線電壓，實(shí)現(xiàn)光伏逆變器的并網(wǎng)發(fā)波、電流控制、母線電壓平衡與控制?？偪刂破?01與電網(wǎng)接入端連接，并通過CAN通信總線104與功率控制器102連接。請(qǐng)參考圖2，總控制器101包括最大功率點(diǎn)跟蹤單元1011、判斷單元1012和處理單元1013?？偪刂破?01與電網(wǎng)接入端連接，并通過CAN通信總線104與功率控制器102連接，具體為，判斷單元1012與電網(wǎng)接入端連接，最大功率點(diǎn)跟蹤單元1011和判斷單元1012通過CAN通信總線104與功率控制器102連接。最大功率點(diǎn)跟蹤單兀1011用于進(jìn)彳了最大功率點(diǎn)跟蹤。最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT,Maximum Power Point Tracking)是指最大功率點(diǎn)跟蹤電路實(shí)時(shí)偵測(cè)太陽能光伏面板的發(fā)電電壓，并追蹤最高電壓電流值(VI)，其應(yīng)用于太陽能光伏系統(tǒng)中，用于協(xié)調(diào)太陽能電池板、蓄電池、負(fù)載的工作，使光伏逆變器輸出最大功率。最大功率點(diǎn)跟蹤通常采用預(yù)定步長調(diào)節(jié)母線電壓或電流并逐漸逼近最大輸出功率的方法。在進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤時(shí)，對(duì)母線電壓向某一個(gè)方向擾動(dòng)，通過將檢測(cè)到的當(dāng)前輸出功率與前一時(shí)刻的輸出功率進(jìn)行比較，如果當(dāng)前輸出功率較大，則對(duì)母線電壓向相同方向繼續(xù)擾動(dòng)，如果當(dāng)前輸出功率較小，則對(duì)母線電壓向相反方向擾動(dòng)，從而確定最大功率點(diǎn)。判斷單元1012用于獲取電網(wǎng)電壓，并根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化判斷低壓穿越是否發(fā)生或恢復(fù)。處理單元1013分別與最大功率點(diǎn)跟蹤單元1011和判斷單元1012連接，用于在判斷單元1012判斷到低壓穿越發(fā)生時(shí)控制最大功率點(diǎn)跟蹤單元1011停止最大功率點(diǎn)跟蹤，在判斷單元1012判斷到低壓穿越恢復(fù)時(shí),控制最大功率點(diǎn)跟蹤單元1011將逆變模塊103的母線電壓恢復(fù)到第一電壓值，第一電壓值預(yù)設(shè)值，或者第一電壓值為處理單元1013備份的低壓穿越發(fā)生前的最大功率點(diǎn)電壓值或低壓穿越發(fā)生前兩個(gè)以上最大功率點(diǎn)電壓值的平均值。本實(shí)施例中，判斷單元1012根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化判斷低壓穿越是否發(fā)生或恢復(fù)，具體為:判斷單元1012獲取電網(wǎng)的三相正序電壓和三相負(fù)序電壓，并對(duì)三相正序電壓進(jìn)行正方向旋轉(zhuǎn)變換得到三相正序電壓的兩相直流電壓Ud+和Uq+，對(duì)三相負(fù)序電壓進(jìn)行負(fù)方向旋轉(zhuǎn)得到三相負(fù)序電壓的兩相直流電壓Ud-和Uq-。判斷單元1012對(duì)三相正序電壓進(jìn)行正方向旋轉(zhuǎn)變換可根據(jù)公式:Ud+=Ua+*cos(theta)+Ub+*cos(theta-120)+Uc+*cos(theta+120),和Uq+=Ua+*sin (theta) +Ub+*sin (theta-120) +Uc+*sin (theta+120)進(jìn)行。Ua+、Ub+、Uc+為三相正序電壓，theta為電網(wǎng)A相的角度，Ud+代表著電網(wǎng)正序電壓矢量的模，Uq+代表著電網(wǎng)正序電壓旋轉(zhuǎn)矢量與A相角度的差值，三相正序電壓通過此變換公式后轉(zhuǎn)換成了兩相穩(wěn)定的直流量。判斷單元1012對(duì)三相負(fù)序電壓進(jìn)行負(fù)方向旋轉(zhuǎn)變換可根據(jù)公式:Ud-=Ua-^cos(theta)+Ub_*cos(theta+120)+Uc_*cos(theta-120),和Uq-=Ua_*sin (theta) +Ub_*sin (theta+120) +Uc_*sin (theta-120)進(jìn)行。Ua-、Ub_、Uc-為三相負(fù)序電壓，theta為電網(wǎng)A相的角度，Ud-代表著電網(wǎng)負(fù)序電壓矢量的模，Uq-代表著電網(wǎng)負(fù)序電壓旋轉(zhuǎn)矢量與A相角度的差值，三相負(fù)序電壓通過此變換公式后轉(zhuǎn)換成了兩相穩(wěn)定的直流量。在電網(wǎng)正常時(shí)，Uq+、Ud_、Uq-都為零，Ud+即為電網(wǎng)三相電壓合成矢量的模，在三相電網(wǎng)電壓出現(xiàn)異常后，Uq+、Ud-、Uq-將不為零，所以判斷單元1012通過判斷Ud+、Uq+、UcKUq-的變化情況可以判斷出電網(wǎng)的異常情況，即判斷低壓穿越是否發(fā)生或恢復(fù)。之后，判斷單元1012先對(duì)Ud+、Uq+、UcK Uq-進(jìn)行濾波處理，再求得算式
權(quán)利要求
1.一種光伏逆變器的低壓穿越控制方法，其特征在于，包括: 根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化判斷低壓穿越是否發(fā)生，如果是，則停止最大功率點(diǎn)跟蹤； 判斷低壓穿越是否恢復(fù)，如果是，則將光伏逆變器的母線電壓恢復(fù)到第一電壓值，所述第一電壓值為預(yù)設(shè)值，或者所述第一電壓值為低壓穿越發(fā)生前的最大功率點(diǎn)電壓值或低壓穿越發(fā)生前兩個(gè)以上最大功率點(diǎn)電壓值的平均值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化判斷低壓穿越是否發(fā)生或恢復(fù)，具體為: 獲取電網(wǎng)的三相正序電壓和三相負(fù)序電壓，并對(duì)三相正序電壓進(jìn)行正方向旋轉(zhuǎn)變換得到三相正序電壓的兩相直流電壓Ud+和Uq+，對(duì)三相負(fù)序電壓進(jìn)行負(fù)方向旋轉(zhuǎn)得到三相負(fù)序電壓的兩相直流電壓Ud-和Uq-； 計(jì)算丨4(Ud+f + (Uq+f- ^(Ud-)1 + (Uq-)2 |的值，并將其與設(shè)定值比較，如果小于設(shè)定值，則判斷為低壓穿越發(fā)生，如果大于設(shè)定值，則判斷為低壓穿越恢復(fù)，所述設(shè)定值預(yù)先設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在判斷到低壓穿越發(fā)生，停止最大功率點(diǎn)跟蹤后，還包括:降低光伏逆變器輸出的電流給定。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在光伏逆變器的母線電壓恢復(fù)到第一電壓值后，還包括開啟最大功率點(diǎn)跟蹤。
5.一種光伏逆變器，其特征在于，包括: 逆變模塊，用于將光伏面板輸出的母線電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓； 功率控制器，其與逆變模塊連接，用于監(jiān)控和/或控制逆變模塊的母線電壓； 總控制器，其分別與功率控制器和電網(wǎng)接入端連接，用于進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，所述總控制器還用于獲取電網(wǎng)電壓，并根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化判斷低壓穿越是否發(fā)生或恢復(fù)，當(dāng)所述總控制器判斷到低壓穿越發(fā)生時(shí)則停止最大功率點(diǎn)跟蹤，當(dāng)判斷到低壓穿越恢復(fù)時(shí)則將逆變模塊的母線電壓恢復(fù)到第一電壓值，所述第一電壓值為預(yù)設(shè)值，或者所述第一電壓值為處理單元備份的低壓穿越發(fā)生前的最大功率點(diǎn)電壓值或低壓穿越發(fā)生前兩個(gè)以上最大功率點(diǎn)電壓值的平均值。
6.如權(quán)利要求5所述的光伏逆變器，其特征在于，所述總控制器包括: 最大功率點(diǎn)跟蹤單元，用于進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤； 判斷單元，用于獲取電網(wǎng)電壓，并根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化判斷低壓穿越是否發(fā)生或恢復(fù)； 處理單元，其分別與最大功率點(diǎn)跟蹤單元和判斷單元連接，用于在判斷單元判斷到低壓穿越發(fā)生時(shí)控制最大功率點(diǎn)跟蹤單元停止最大功率點(diǎn)跟蹤，在判斷單元判斷到低壓穿越恢復(fù)時(shí)，控制最大功率點(diǎn)跟蹤單元將逆變模塊的母線電壓恢復(fù)到第一電壓值。
7.如權(quán)利要求6所述的光伏逆變器，其特征在于，所述處理單元在判斷單元判斷到低壓穿越恢復(fù)時(shí)，控制最大功率點(diǎn)跟蹤單元將逆變模塊的母線電壓恢復(fù)到第一電壓值，具體為:所述處理單元控制最大功率點(diǎn)跟蹤單元提高PI系數(shù)到預(yù)設(shè)值，之后控制最大功率點(diǎn)跟蹤單元將逆變模塊的母線電壓恢復(fù)到第一電壓值；最大功率點(diǎn)跟蹤單元將逆變模塊的母線電壓恢復(fù)到第一電壓值后，處理單元控制最大功率點(diǎn)跟蹤單元將PI系數(shù)調(diào)節(jié)回正常值。
8.如權(quán)利要求7所述的光伏逆變器，其特征在于，所述判斷單元根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化判斷低壓穿越是否發(fā)生或恢復(fù)，具體為: 判斷單元獲取電網(wǎng)的三相正序電壓和三相負(fù)序電壓，并對(duì)三相正序電壓進(jìn)行正方向旋轉(zhuǎn)變換得到三相正序電壓的兩相直流電壓Ud+和Uq+，對(duì)三相負(fù)序電壓進(jìn)行負(fù)方向旋轉(zhuǎn)得到三相負(fù)序電壓的兩相直流電壓Ud-和Uq-； 判斷單元計(jì)算
9.如權(quán)利要求7或8所述的光伏逆變器，其特征在于，所述處理單元在判斷單元判斷到低壓穿越發(fā)生時(shí)控制最大功率點(diǎn)跟蹤單元停止最大功率點(diǎn)跟蹤后，還包括:處理單元控制功率控制器降低逆變模塊輸出的電流給定。
10.如權(quán)利要求9所述的光伏逆變器，其特征在于，所述處理單元控制最大功率點(diǎn)跟蹤單元將逆變模塊的母線電壓恢復(fù)到第一電壓值后，還包括:處理單元控制最大功率點(diǎn)跟蹤單元開啟最大功率點(diǎn)跟蹤。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光伏逆變器及其低壓穿越控制方法，該方法包括判斷低壓穿越是否發(fā)生，如果是，則停止最大功率點(diǎn)跟蹤；判斷低壓穿越是否恢復(fù)，如果是，則將光伏逆變器的母線電壓恢復(fù)到第一電壓值。該光伏逆變器包括逆變模塊、功率控制器和總控制器。本發(fā)明公開的光伏逆變器及其低壓穿越控制方法通過在判斷到低壓穿越恢復(fù)后，將逆變器的母線電壓快速恢復(fù)到第一電壓值，縮短了低壓穿越的時(shí)間，能夠符合國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光伏逆變器低壓穿越的要求，避免母線電壓被拉低后光伏逆變器進(jìn)行自我保護(hù)。
文檔編號(hào)H02J3/38GK103107555SQ20121057928
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者覃統(tǒng)成 申請(qǐng)人:深圳創(chuàng)動(dòng)科技有限公司