光伏逆變電路的控制方法及控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開一種光伏逆變電路的控制方法，包括：在接收到開機指令后，對正總母線電容和負(fù)總母線電容充電；在滿足第一預(yù)設(shè)條件時，停止充電操作，控制電網(wǎng)的鎖相環(huán)進行鎖相操作；在鎖相環(huán)完成鎖相操作之后，以三電平模式啟動五電平逆變器，對五電平逆變器進行電壓環(huán)控制和電流環(huán)控制；在滿足第二預(yù)設(shè)條件時，控制第一Boost變換器和第二Boost變換器空載啟動，對兩個Boost變換器進行電壓環(huán)控制；在第一Boost變換器和第二Boost變換器的輸入電壓和輸入電流穩(wěn)定后，控制五電平逆變器以五電平模式運行。本發(fā)明公開的控制方法，能夠降低光伏逆變電路啟動過程中太陽能電池陣列的輸入電壓和輸入功率的波動，使得啟動過程更為平滑。本發(fā)明還公開了相應(yīng)的控制裝置。
【專利說明】光伏逆變電路的控制方法及控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于光伏發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及光伏逆變電路的控制方法及控制裝置。【背景技術(shù)】
[0002]光伏發(fā)電技術(shù)目前已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。逆變器是光伏逆變電路中非常重要的部件。目前出現(xiàn)的五電平逆變器具有更低的并網(wǎng)電流紋波和更低的開關(guān)損耗，相較于傳統(tǒng)的兩電平或三電平逆變器具有更低的并網(wǎng)電流諧波失真和更高的效率。
[0003]圖1為基于五電平逆變器構(gòu)建的一種光伏逆變電路，主要包括第一 Boost (升壓)變換器201、第二 Boost變換器202以及逆變器組，其中逆變器組包括三個五電平逆變器301、302和303。太陽能電池陣列100接入正輸入母線和負(fù)輸入母線，正輸入母線相對于中點的電壓為VIPos，中點相對于負(fù)輸入母線的電壓為VINeg。正輸入母線電壓經(jīng)過第一Boost變換器201升壓得到正總母線電壓，負(fù)輸入母線電壓經(jīng)過第二 Boost變換器202升壓得到負(fù)總母線電壓，正總母線相對于中點的電壓為V2Pos，中點相對于負(fù)總母線的電壓為V2Neg。五電平逆變器301、302和303能夠輸出電平值為V2Pos、VlPos、0、-VlNeg和_V2Neg的電信號。在圖1中，Cl為正輸入母線電容，C2為負(fù)輸入母線電容，C3為正總母線電容，C4為負(fù)總母線電容。這里需要說明的是，當(dāng)光伏逆變電路的類型不同時，其逆變器組所包含的五電平逆變器的數(shù)量也不同，例如:單相光伏逆變電路的逆變器組僅包括一個五電平逆變器，兩相光伏逆變電路的逆變器組包括兩個五電平逆變器。也就是說，光伏逆變電路的逆變器組至少包括一個五電平逆變器。另外，五電平逆變器的結(jié)構(gòu)并不限定于圖1所示，采用其他結(jié)構(gòu)的五電平逆變器也是可以的。
[0004]目前，在啟動光伏逆變電路的過程中，直接以五電平模式啟動五電平逆變器，導(dǎo)致太陽能電池陣列的輸入電壓和輸入功率存在較大的波動，啟動過程不平穩(wěn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明實施例的目的在于提供一種光伏逆變電路的控制方法和控制裝置，以降低啟動過程中太陽能電池陣列的輸入電壓和輸入功率的波動，使得啟動過程更為平滑。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]—種光伏逆變電路的控制方法，所述光伏逆變電路包括第一 Boost升壓變換器、第二 Boost變換器以及逆變器組，所述逆變器組包括至少一個五電平逆變器，所述控制方法包括:
[0008]在接收到開機指令后，對正總母線電容和負(fù)總母線電容充電；
[0009]在滿足第一預(yù)設(shè)條件時，停止充電操作，控制電網(wǎng)的鎖相環(huán)進行鎖相操作；
[0010]在所述鎖相環(huán)完成鎖相操作之后，以三電平模式啟動所述五電平逆變器，使得所述五電平逆變器能夠輸出電平值為V2Pos、0和-V2Neg的電信號，對所述五電平逆變器進行電壓環(huán)控制和電流環(huán)控制；[0011]在滿足第二預(yù)設(shè)條件時，控制所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器空載啟動，對所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器進行電壓環(huán)控制；
[0012]在所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器的輸入電壓和輸入電流穩(wěn)定后，控制所述五電平逆變器以五電平模式運行。
[0013]優(yōu)選的，在上述控制方法中，所述第一預(yù)設(shè)條件包括以下任意一種:總母線電壓達(dá)到第一電壓閾值；或者，對所述正總母線電容和所述負(fù)總母線電容充電的時間達(dá)到第一時間閾值。
[0014]優(yōu)選的，在上述控制方法中，所述第二預(yù)設(shè)條件包括以下任意一種:總母線電壓達(dá)到設(shè)定值；或者，所述五電平逆變器以三電平模式運行的時間達(dá)到第二時間閾值。
[0015]優(yōu)選的，在上述控制方法中，在控制所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器空載啟動之后，還包括:對所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器進行電流環(huán)控制。
[0016]優(yōu)選的，在上述控制方法中，在控制所述五電平逆變器以五電平模式運行之后，還包括:對所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器進行MPPT最大功率點追蹤控制，以使得所述太陽能電池陣列輸出最大功率。
[0017]本發(fā)明還公開一種光伏逆變電路的控制裝置，所述光伏逆變電路包括第一 Boost升壓變換器、第二 Boost變換器以及逆變器組，所述逆變器組包括至少一個五電平逆變器，所述控制裝置包括:
[0018]第一控制單元，用于在接收到開機指令后，對正總母線電容和負(fù)總母線電容充電；
[0019]第二控制單元，用于在滿足第一預(yù)設(shè)條件時，停止充電操作，控制電網(wǎng)的鎖相環(huán)進行鎖相操作；
[0020]第三控制單元，用于在所述鎖相環(huán)完成鎖相操作之后，以三電平模式啟動所述五電平逆變器，使得所述五電平逆變器能夠輸出電平值為V2Pos、0和-V2Neg的電信號，對所述五電平逆變器進行電壓環(huán)控制和電流環(huán)控制；
[0021]第四控制單元，在滿足第二預(yù)設(shè)條件時，控制所述第一 Boost變換器和所述第二Boost變換器空載啟動，對所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器進行電壓環(huán)控制；
[0022]第五控制單元，用于在所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器的輸入電壓和輸入電流穩(wěn)定后，控制所述五電平逆變器以五電平模式運行。
[0023]優(yōu)選的，在上述控制裝置中，所述第二控制單元包括第一判斷模塊或者第二判斷模塊；所述第一判斷模塊用于在所述總母線電壓達(dá)到第一電壓閾值時，確定滿足第一預(yù)設(shè)條件；所述第二判斷模塊用于在對所述正總母線電容和所述負(fù)總母線電容充電的時間達(dá)到第一時間閾值時，確定滿足第一預(yù)設(shè)條件。
[0024]優(yōu)選的，在上述控制裝置中，所述第四控制單元包括第三判斷模塊或第四判斷模塊；所述第三判斷模塊用于在總母線電壓達(dá)到設(shè)定值時，確定滿足第二預(yù)設(shè)條件；所述第四判斷模塊用于在所述五電平逆變器以三電平模式運行的時間達(dá)到第二時間閾值時，確定滿足第二預(yù)設(shè)條件。
[0025]優(yōu)選的，上述控制裝置還包括第六控制單元；所述第六控制單元在所述第四控制單元控制所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器空載啟動之后，對所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器進行電流環(huán)控制。
[0026]優(yōu)選的，上述控制裝置還包括第七控制單元；所述第七控制單元用于在所述第五控制單元控制所述五電平逆變器以五電平模式運行之后，對所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器進行MPPT最大功率點追蹤控制，以使得所述太陽能電池陣列輸出最大功率。
[0027]由此可見，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明公開的光伏逆變電路的控制方法，以
三電平模式啟動逆變器組中的五電平逆變器，使得五電平逆變器輸出電平值為V2Pos、0和_V2Neg的電信號，由于五電平逆變器中與正輸入母線和負(fù)輸入母線連接的開關(guān)管均不動作，因此不會對太陽能電池陣列的輸入電壓和輸入功率造成擾動；之后，控制第一 Boost變換器和第二 Boost變換器空載啟動，將對太陽能電池陣列造成的功率擾動降至最低；在將五電平逆變器切換至五電平模式時，由于第一 Boost變換器和第二 Boost變換器已經(jīng)啟動電壓環(huán)控制，因此可以降低對太陽能電池陣列的輸入電壓造成的擾動，相應(yīng)的可以降低對太陽能電池陣列造成的功率擾動。與現(xiàn)有方式相比，基于本發(fā)明公開的控制方法，能夠降低光伏逆變電路啟動過程中太陽能電池陣列的輸入電壓和輸入功率的波動，使得啟動過程更為平滑。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1為現(xiàn)有的一種光伏逆變電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明公開的光伏逆變電路的一種控制方法的流程圖；
[0031]圖3為一種五電平逆變器拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4為圖1所光伏逆變電路的一種具體應(yīng)用場景不意圖；
[0033]圖5為對基于本發(fā)明公開的控制方法啟動光伏逆變器的過程進行仿真獲得的波形圖；
[0034]圖6為對基于現(xiàn)有方式啟動光伏逆變器的過程進行仿真獲得的波形圖；
[0035]圖7為本發(fā)明公開的光伏逆變電路的一種控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖8為本發(fā)明公開的光伏逆變電路的另一種控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0037]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0038]本發(fā)明公開一種光伏逆變電路的控制方法，以降低啟動過程中太陽能電池陣列的輸入電壓和輸入功率的波動，使得啟動過程更為平滑。在本發(fā)明中，光伏逆變電路包括第一Boost變換器、第二Boost變換器以及逆變器組，逆變器組包括至少一個五電平逆變器，圖1示出了一種光伏逆變電路的結(jié)構(gòu)，其中逆變器組包括三個五電平逆變器。
[0039]參見圖2，圖2為本發(fā)明公開的光伏逆變電路的一種控制方法的流程圖。該控制方法包括:
[0040]步驟S1:在接收到開機指令后，對正總母線電容和負(fù)總母線電容充電。
[0041]在直流側(cè)電壓和交流側(cè)電壓均滿足并網(wǎng)條件，且逆變器無故障的情況下就可以開啟逆變器組。由于五電平逆變器啟動所需的直流側(cè)電壓高于太陽能電池陣列的開路電壓，因此控制裝置在接收到開機指令后，要對正總母線電容和負(fù)總母線電容進行充電處理，以建立總母線啟動電壓。
[0042]步驟S2:在滿足第一預(yù)設(shè)條件時，停止充電操作，控制電網(wǎng)的鎖相環(huán)進行鎖相操作。
[0043]該預(yù)設(shè)條件可以為以下任意一種:總母線電壓達(dá)到第一電壓閾值，總母線電壓是指正總母線和負(fù)總母線之間的電壓；或者，對正總母線電容和負(fù)總母線電容充電的時間達(dá)到第一時間閾值。這里需要說明的是，該第一時間閾值大于或等于總母線電壓達(dá)到第一電壓閾值所需的時間。其中，第一電壓閾值略小于交流側(cè)的線電壓峰值，交流側(cè)指的是與五電平逆變器的交流輸出端連接的濾波電路的輸出端。實施中，第一電壓閾值可以設(shè)置為交流側(cè)的線電壓峰值與充電過程中的系統(tǒng)損耗的差值。
[0044]在對正總母線電容和負(fù)總母線電容充電過程中，判斷是否滿足第一預(yù)設(shè)條件。當(dāng)確定滿足第一預(yù)設(shè)條件時，停止為正總母線電容和負(fù)總母線電容繼續(xù)充電，控制電網(wǎng)中的鎖相環(huán)啟動，進行鎖相操作。
[0045]步驟S3:在鎖相環(huán)完成鎖相操作之后，以三電平模式啟動五電平逆變器，使得五電平逆變器輸出電平值為V2Pos、O和-V2Neg的電信號，對五電平逆變器進行電壓環(huán)控制和電流環(huán)控制。
[0046]這里結(jié)合圖3對以三電平模式啟動五電平逆變器的過程進行說明。在圖3所示的五電平逆變器中，僅開關(guān)管P2、開關(guān)管N2、開關(guān)管POA和開關(guān)管POB工作，而開關(guān)管P1A、開關(guān)管P1B、開關(guān)管NlA和開關(guān)管NlB均不動作，在這種情況下，五電平逆變器的交流輸出端AC能夠輸出電平值為V2Pos、0和-V2Neg的電信號。在以三電平模式啟動五電平逆變器的過程中，由于五電平逆變器中與正輸入母線和負(fù)輸入母線連接的開關(guān)管(開關(guān)管P1A、開關(guān)管P1B、開關(guān)管NlA和開關(guān)管NlB)均不動作，因此不會對太陽能電池陣列的輸入電壓和輸入功率造成擾動。
[0047]步驟S4:在滿足第二預(yù)設(shè)條件時，控制第一 Boost變換器和第二 Boost變換器空載啟動，對第一 Boost變換器和第二 Boost變換器進行電壓環(huán)控制。
[0048]該第二預(yù)設(shè)條件可以為以下任意一種:總母線電壓達(dá)到設(shè)定值；或者，五電平逆變器以三電平模式運行的時間達(dá)到第二時間閾值，該第二時間閾值大于或等于總母線電壓達(dá)到設(shè)定值所需的時間。其中，該設(shè)定值略低于在以三電平模式啟動五電平逆變器之后、且在對五電平逆變器進行電壓環(huán)控制之前，總母線電壓的采樣平均值。例如，該設(shè)定值為:在以三電平模式啟動五電平逆變器之后、且在對五電平逆變器進行電壓環(huán)控制之前，總母線電壓的采樣平均值的98%?99.5%。
[0049]這里需要說明的是:在本【技術(shù)領(lǐng)域】，Boost變換器空載啟動指的是Boost變換器的負(fù)載為O或者很低。由于太陽能電池陣列的輸出電壓存在波動，Boost變換器的輸入電壓完全跟隨太陽能電池陣列的輸出電壓是理想情況，Boost變換器的輸入電壓與太陽能電池陣列的輸出電壓通常會存在很小的差異，此時Boost變換器的負(fù)載很低，也認(rèn)為Boost變換器為空載啟動。
[0050]由于第一 Boost變換器和第二 Boost變換器是空載啟動的，因此將對太陽能電池陣列造成的功率擾動降至最低。實施中，將第一 Boost變換器和第二 Boost變換器的電壓環(huán)控制的目標(biāo)電壓值設(shè)定為略低于太陽能電池陣列的開路電壓的1/2的數(shù)值，就可以控制第一 Boost變換器和第二 Boost變換器空載啟動。例如:將第一 Boost變換器和第二 Boost變換器的電壓環(huán)控制的目標(biāo)電壓值設(shè)定為太陽能電池陣列的開路電壓的49%。
[0051]步驟S5:在第一 Boost變換器和第二 Boost變換器的輸入電壓和輸入電流穩(wěn)定后，控制五電平逆變器以五電平模式運行。
[0052]第一 Boost變換器和第二 Boost變換器的輸入電壓穩(wěn)定,是指第一 Boost變換器和第二 Boost變換器的輸入電壓在單位時間內(nèi)的變化量小于第一數(shù)值，第一 Boost變換器和第二 Boost變換器的輸入電流穩(wěn)定，是指第一 Boost變換器和第二 Boost變換器的輸入電流在單位時間內(nèi)的變化量小于第二數(shù)值。
[0053]這里仍結(jié)合圖3對控制五電平逆變器以五電平模式運行進行說明。在第一 Boost變換器和第二 Boost變換器的輸入電壓和輸入電流穩(wěn)定之后，控制裝置使能開關(guān)管P1A、開關(guān)管P1B、開關(guān)管NlA和開關(guān)管N1B，在這種情況下，五電平逆變器能夠輸出電平值為V2Pos、VlPos、0、-V2Neg和-VlNeg的電信號。在開關(guān)管P1A、開關(guān)管P1B、開關(guān)管NlA和開關(guān)管NlB開通的時刻，由于第一 Boost變換器和第二 Boost變換器已經(jīng)啟動電壓環(huán)控制，因此對太陽能電池陣列的輸入電壓造成的擾動較小，相應(yīng)的對太陽能電池陣列的輸入功率的造成的擾動也較小。
[0054]本發(fā)明公開的光伏逆變電路的控制方法，以三電平模式啟動逆變器組中的五電平逆變器，使得五電平逆變器輸出電平值為V2Pos、0和-V2Neg的電信號，由于五電平逆變器中與正輸入母線和負(fù)輸入母線連接的開關(guān)管均不動作，因此不會對太陽能電池陣列的輸入電壓和輸入功率造成擾動；之后，控制第一 Boost變換器和第二 Boost變換器空載啟動，將對太陽能電池陣列造成的功率擾動降至最低；在將五電平逆變器切換至五電平模式時，由于第一 Boost變換器和第二 Boost變換器已經(jīng)啟動電壓環(huán)控制，因此可以降低對太陽能電池陣列的輸入電壓造成的擾動，相應(yīng)的可以降低對太陽能電池陣列造成的功率擾動。與現(xiàn)有方式相比，基于本發(fā)明公開的控制方法，能夠降低光伏逆變電路啟動過程中太陽能電池陣列的輸入電壓和輸入功率的波動，使得啟動過程更為平滑。
[0055]實施中，可以采用預(yù)充電電路對正總母線電容和負(fù)總母線電容進行充電處理。
[0056]這里結(jié)合圖4進行說明，圖4為圖1所示光伏逆變電路的一種具體應(yīng)用場景示意圖。在圖4中，五電平逆變器301、302和303的交流輸出端與濾波電路400連接，濾波電路400對五電平逆變器301、302和303輸出的電信號進行濾波處理后送入升壓電壓器600進行升壓處理，之后傳輸至交流電網(wǎng)。濾波電路400具體為LCL型濾波器。圖4中所示的預(yù)充電電路500包括三個充電支路。
[0057]第一充電支路包括第一可控開關(guān)K1、第二可控開關(guān)K2和第一電阻R1。其中，第二可控開關(guān)K2串聯(lián)在交流電網(wǎng)的第一相和五電平逆變器301的交流輸出端之間，第一可控開關(guān)Kl和第一電阻Rl串聯(lián)之后并聯(lián)在第二可控開關(guān)K2的兩端。
[0058]第二充電支路包括第三可控開關(guān)K3、第四可控開關(guān)K4和第二電阻R2。其中，第四可控開關(guān)K4串聯(lián)在交流電網(wǎng)的第二相和五電平逆變器302的交流輸出端之間，第三可控開關(guān)K3和第二電阻R2串聯(lián)之后并聯(lián)在第四可控開關(guān)K4的兩端。
[0059]第三充電支路包括第五可控開關(guān)K5、第六可控開關(guān)K6和第三電阻R3。其中，第六可控開關(guān)K6串聯(lián)在交流電網(wǎng)的第三相和五電平逆變器303的交流輸出端之間，第五可控開關(guān)K5和第三電阻R3串聯(lián)之后并聯(lián)在第六可控開關(guān)K6的兩端。
[0060]在啟動充電操作之前，第一充電支路中的第一可控開關(guān)Kl和第二可控開關(guān)K2處于斷開狀態(tài)，第二充電支路中的第三可控開關(guān)K3和第四可控開關(guān)K4處于斷開狀態(tài)，第三充電支路中的第五可控開關(guān)K5和第六可控開關(guān)K6處于斷開狀態(tài)。此時，五電平逆變器301、302和303與交流電網(wǎng)之間沒有連接。在接收到開機指令后，控制裝置控制第一可控開關(guān)Kl、第三可控開關(guān)K3和第五可控開關(guān)K5閉合，交流電網(wǎng)通過第一電阻Rl、第二電阻R2和第三電阻R3對正總母線電容C3和負(fù)總母線電容C4進行充電，充電路徑為:交流電網(wǎng)-充電電路-濾波電路-與開關(guān)管P2反向并聯(lián)的二極管/與開關(guān)管N2反向并聯(lián)的二極管-正總母線電容C3/負(fù)總母線電容C4。
[0061]當(dāng)滿足第一預(yù)設(shè)條件時，要停止對正總母線電容C3和負(fù)總母線電容C4的充電操作。此時，首先閉合第二可控開關(guān)K2、第四可控開關(guān)K4和第六可控開關(guān)K6，在延時特定時間后，再斷開第一可控開關(guān)K1、第三可控開關(guān)K3和第五可控開關(guān)K5。
[0062]作為優(yōu)選方式，在控制第一 Boost變換器和第二 Boost變換器空載啟動后，還包括:對第一 Boost變換器和第二 Boost變換器進行電流環(huán)控制。也就是說，在控制第一Boost變換器和第二 Boost變換器空載啟動后，對第一 Boost變換器和第二 Boost變換器進行電壓環(huán)控制和電流環(huán)控制。
[0063]另外，在控制五電平逆變器以五電平模式運行之后，還可以執(zhí)行以下步驟:對第一Boost變換器和第二 Boost變換器進行MPPT (最大功率點追蹤)控制，以使得太陽能電池陣列輸出最大功率。
[0064] 申請人:對基于本發(fā)明公開的控制方式啟動光伏逆變電路的過程進行仿真，仿真結(jié)果如圖5所示。同時，對基于現(xiàn)有方式(直接以五電平模式啟動五電平逆變器)啟動光伏逆變電路的過程進行仿真，仿真結(jié)果如圖6所示。在圖5和圖6中，按照從上到下的順序，第一條曲線為橋臂電壓，橋臂電壓指的是五電平逆變器的交流輸出端的電壓，第二條曲線為總母線電壓，第三條曲線為網(wǎng)側(cè)橋臂電流，網(wǎng)側(cè)橋臂電流指的是五電平逆變器的交流輸出端輸出到濾波電路的電流，第四條曲線為太陽能電池陣列的輸入電壓，第五條曲線為第
一Boost變換器的輸入電流。
[0065]在圖7中，t0時刻，正總母線電容和負(fù)總母線電容的預(yù)充電結(jié)束，電網(wǎng)鎖相完成，五電平逆變器按照三電平模式啟動；to?tl，總母線電壓由預(yù)充電電壓值緩慢爬升至設(shè)定值；tl時刻，第一 Boost變換器和第二 Boost變換器啟動；tl?t2，對第一 Boost變換器和第二 Boost變換器進行電壓環(huán)控制，并且電壓環(huán)控制的目標(biāo)電壓值略低于太陽能電池陣列的開路電壓的1/2，此時輸入功率近似為O ;t2時刻，五電平逆變器由三電平工作模式切換至五電平工作模式；t2?t3，電壓環(huán)控制的目標(biāo)電壓值繼續(xù)保持；t3時刻，啟動MPPT控制，啟動過程結(jié)束。可見，啟動過程中總母線電壓和太陽能電池陣列的輸入電壓擾動均較小，輸入功率脈動很小，啟動過程平滑。
[0066]在圖8中，t0時刻，五電平逆變器以五電平模式啟動；tl時刻，第一 Boost變換器和第二 Boost變換器啟動；t2時刻，啟動MPPT控制?？梢钥吹?，當(dāng)?shù)谝?Boost變換器和第
二Boost變換器啟動時，由于五電平逆變器紋波的存在導(dǎo)致輸出電流瞬時不為0，從而造成第一 Boost變換器和第二 Boost變換器相當(dāng)于帶載啟動，造成太陽能電池陣列的輸入電壓和輸入功率出現(xiàn)波動，進而引起總直流母線電壓的波動。
[0067]本發(fā)明上述公開了光伏逆變電路的控制方法，相應(yīng)的，本發(fā)明還公開光伏逆變電路的控制裝置。在本發(fā)明中，光伏逆變電路包括第一 Boost變換器、第二 Boost變換器以及逆變器組，逆變器組包括至少一個五電平逆變器，圖1示出了一種光伏逆變電路的結(jié)構(gòu)，其中逆變器組包括三個五電平逆變器。
[0068]參見圖7，圖7為本發(fā)明公開的光伏逆變電路的一種控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該控制裝置包括第一控制單元100、第二控制單元200、第三控制單元300、第四控制單元400和第五控制單元500。
[0069]其中:
[0070]第一控制單元100，用于在接收到開機指令后，對正總母線電容和負(fù)總母線電容充電。由于五電平逆變器啟動所需的直流側(cè)電壓高于太陽能電池陣列的開路電壓，因此第一控制單元100在接收到開機指令后，要對正總母線電容和負(fù)總母線電容進行充電處理，以建立總母線啟動電壓。
[0071]第二控制單元200，用于在滿足第一預(yù)設(shè)條件時，停止充電操作，控制電網(wǎng)的鎖相環(huán)進行鎖相操作。
[0072]該預(yù)設(shè)條件可以為以下任意一種:總母線電壓達(dá)到第一電壓閾值，總母線電壓是指正總母線和負(fù)總母線之間的電壓；或者，對正總母線電容和負(fù)總母線電容充電的時間達(dá)到第一時間閾值。這里需要說明的是，該第一時間閾值大于或等于總母線電壓達(dá)到第一電壓閾值所需的時間。其中，第一電壓閾值略小于交流側(cè)的線電壓峰值，交流側(cè)指的是與五電平逆變器的交流輸出端連接的濾波電路的輸出端。實施中，第一電壓閾值可以設(shè)置為交流側(cè)的線電壓峰值與充電過程中的系統(tǒng)損耗的差值。
[0073]相應(yīng)的，第二控制單元200具有不同的結(jié)構(gòu)。
[0074]例如:第二控制單元200包括第一判斷模塊，該第一判斷模塊用于在總母線電壓達(dá)到第一電壓閾值時，確定滿足第一預(yù)設(shè)條件?；蛘?，第二控制單元200包括第二判斷模塊，該第二判斷模塊用于在對正總母線電容和負(fù)總母線電容充電的時間達(dá)到第一時間閾值時，確定滿足第一預(yù)設(shè)條件。
[0075]第三控制單元300，用于在鎖相環(huán)完成鎖相操作之后，以三電平模式啟動五電平逆變器，使得五電平逆變器能夠輸出電平值為V2Pos、0和-V2Neg的電信號，對五電平逆變器進行電壓環(huán)控制和電流環(huán)控制。
[0076]第四控制單元400，在滿足第二預(yù)設(shè)條件時，控制第一 Boost變換器和第二 Boost變換器空載啟動，對第一 Boost變換器和第二 Boost變換器進行電壓環(huán)控制。
[0077]該第二預(yù)設(shè)條件可以為以下任意一種:總母線電壓達(dá)到設(shè)定值；或者，五電平逆變器以三電平模式運行的時間達(dá)到第二時間閾值，該第二時間閾值大于或等于總母線電壓達(dá)到設(shè)定值所需的時間。其中，該設(shè)定值略低于在以三電平模式啟動五電平逆變器之后、且在對五電平逆變器進行電壓環(huán)控制之前，總母線電壓的采樣平均值。例如，該設(shè)定值為:在以三電平模式啟動五電平逆變器之后、且在對五電平逆變器進行電壓環(huán)控制之前，總母線電壓的采樣平均值的98%~99.5%。
[0078]相應(yīng)的，第四控制單元400具有不同的結(jié)構(gòu)。
[0079]例如:第四控制單元400包括第三判斷模塊，該第三判斷模塊用于在總母線電壓達(dá)到設(shè)定值時，確定滿足第二預(yù)設(shè)條件?；蛘撸谒目刂茊卧?00包括第四判斷模塊，該第四判斷模塊用于在五電平逆變器以三電平模式運行的時間達(dá)到第二時間閾值時，確定滿足第二預(yù)設(shè)條件。
[0080]第五控制單兀500,用于在第一 Boost變換器和第二 Boost變換器的輸入電壓和輸入電流穩(wěn)定后，控制五電平逆變器以五電平模式運行。
[0081]本發(fā)明公開的光伏逆變電路的控制裝置，以三電平模式啟動逆變器組中的五電平逆變器，使得五電平逆變器輸出電平值為V2Pos、0和-V2Neg的電信號，由于五電平逆變器中與正輸入母線和負(fù)輸入母線連接的開關(guān)管均不動作，因此不會對太陽能電池陣列的輸入電壓和輸入功率造成擾動；之后，控制第一 Boost變換器和第二 Boost變換器空載啟動，將對太陽能電池陣列造成的功率擾動降至最低；在將五電平逆變器切換至五電平模式時，由于第一 Boost變換器和第二 Boost變換器已經(jīng)啟動電壓環(huán)控制，因此可以降低對太陽能電池陣列的輸入電壓造成的擾動，相應(yīng)的可以降低對太陽能電池陣列造成的功率擾動。與現(xiàn)有方式相比，基于本發(fā)明公開的控制裝置，能夠降低光伏逆變電路啟動過程中太陽能電池陣列的輸入電壓和輸入功率的波動，使得啟動過程更為平滑。
[0082]實施中，可以在控制裝置中進一步設(shè)置第六控制單元600，如圖8所示。該第六控制單元600在第四控制單 元400控制第一 Boost變換器和第二 Boost變換器空載啟動之后，對第一 Boost變換器和第二 Boost變換器進行電流環(huán)控制。
[0083]另外，還可以在控制裝置中進一步設(shè)置第七控制單元700，如圖8所示。該第七控制單元700用于在第五控制單元500控制五電平逆變器以五電平模式運行之后，對第一Boost變換器和第二 Boost變換器進行MPPT最大功率點追蹤控制，以使得太陽能電池陣列輸出最大功率。
[0084]最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0085]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。
[0086]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏逆變電路的控制方法，所述光伏逆變電路包括第一 Boost升壓變換器、第二 Boost變換器以及逆變器組，所述逆變器組包括至少一個五電平逆變器，其特征在于，所述控制方法包括: 在接收到開機指令后，對正總母線電容和負(fù)總母線電容充電； 在滿足第一預(yù)設(shè)條件時，停止充電操作，控制電網(wǎng)的鎖相環(huán)進行鎖相操作； 在所述鎖相環(huán)完成鎖相操作之后，以三電平模式啟動所述五電平逆變器，使得所述五電平逆變器能夠輸出電平值為V2Pos、0和-V2Neg的電信號，對所述五電平逆變器進行電壓環(huán)控制和電流環(huán)控制； 在滿足第二預(yù)設(shè)條件時，控制所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器空載啟動，對所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器進行電壓環(huán)控制； 在所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器的輸入電壓和輸入電流穩(wěn)定后，控制所述五電平逆變器以五電平模式運行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一預(yù)設(shè)條件包括以下任意一種: 總母線電壓達(dá)到 第一電壓閾值； 或者，對所述正總母線電容和所述負(fù)總母線電容充電的時間達(dá)到第一時間閾值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述第二預(yù)設(shè)條件包括以下任意一種: 總母線電壓達(dá)到設(shè)定值； 或者，所述五電平逆變器以三電平模式運行的時間達(dá)到第二時間閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，在控制所述第一Boost變換器和所述第二 Boost變換器空載啟動之后，還包括: 對所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器進行電流環(huán)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，在控制所述五電平逆變器以五電平模式運行之后，還包括: 對所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器進行MPPT最大功率點追蹤控制，以使得所述太陽能電池陣列輸出最大功率。
6.一種光伏逆變電路的控制裝置，所述光伏逆變電路包括第一 Boost升壓變換器、第二Boost變換器以及逆變器組，所述逆變器組包括至少一個五電平逆變器，其特征在于，所述控制裝置包括: 第一控制單元，用于在接收到開機指令后，對正總母線電容和負(fù)總母線電容充電；第二控制單元，用于在滿足第一預(yù)設(shè)條件時，停止充電操作，控制電網(wǎng)的鎖相環(huán)進行鎖相操作； 第三控制單元，用于在所述鎖相環(huán)完成鎖相操作之后，以三電平模式啟動所述五電平逆變器，使得所述五電平逆變器能夠輸出電平值為V2Pos、0和-V2Neg的電信號，對所述五電平逆變器進行電壓環(huán)控制和電流環(huán)控制； 第四控制單元，在滿足第二預(yù)設(shè)條件時，控制所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器空載啟動，對所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器進行電壓環(huán)控制；第五控制單元，用于在所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器的輸入電壓和輸入電流穩(wěn)定后，控制所述五電平逆變器以五電平模式運行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制裝置，其特征在于，所述第二控制單元包括第一判斷模塊或者第二判斷模塊； 所述第一判斷模塊用于在所述總母線電壓達(dá)到第一電壓閾值時，確定滿足第一預(yù)設(shè)條件； 所述第二判斷模塊用于在對所述正總母線電容和所述負(fù)總母線電容充電的時間達(dá)到第一時間閾值時，確定滿足第一預(yù)設(shè)條件。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的控制裝置，其特征在于，所述第四控制單元包括第三判斷模塊或第四判斷模塊； 所述第三判斷模塊用于在總母線電壓達(dá)到設(shè)定值時，確定滿足第二預(yù)設(shè)條件； 所述第四判斷模塊用于在所述五電平逆變器以三電平模式運行的時間達(dá)到第二時間閾值時，確定滿足第二預(yù)設(shè)條件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制裝置，其特征在于，還包括第六控制單元； 所述第六控制單元在所述第四控制單元控制所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器空載啟動之后，對所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器進行電流環(huán)控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制裝置，其特征在于，還包括第七控制單元； 所述第七控制單元用于在所述第五控制單元控制所述五電平逆變器以五電平模式運行之后，對所述第一 Boost變換器和所述第二 Boost變換器進行MPPT最大功率點追蹤控制，以使得所述太陽能電池陣列輸出最大功率。
【文檔編號】H02M7/483GK104038088SQ201410309844
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】丁杰, 陶磊, 鄒海晏, 孫龍林 申請人:陽光電源股份有限公司