一種模塊化光伏逆變器的智能輪換休眠控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種模塊化光伏逆變器的智能輪換休眠控制方法。 技術背景
[0002] 效率正成為目前電力電子裝置中越來越受關注的設計指標，在某些應用領域中， 效率成為行業(yè)發(fā)展中相互競爭的主要指標之一，如新能源光伏發(fā)電及風力發(fā)電行業(yè)，變流 器效率的提升能夠帶來直接的經(jīng)濟效益，因此具有更大的競爭優(yōu)勢。
[0003] 歐洲效率是由不同負載情況下的效率按照不同比重累加得到的，逆變器不同功率 點的加權(quán)系數(shù)如表1所示。
[0004] 表1逆變器不同功率點的加權(quán)系數(shù)
[0005]
[0006] 從表1中可看出半載功率點的效率占其最大組成部分，歐洲效率的定義不同于我 們通常所說的平均效率或者最高效率，它充分考慮了不同地區(qū)及不同季節(jié)太陽光強度的變 化，更加準確的描述了光伏逆變器的性能，對于光伏逆變器而言，不僅最大輸出效率的增加 可以提高發(fā)電量，歐洲效率的提高同樣可以，而且更具有現(xiàn)實指導意義。
[0007] 為了提高光伏逆變器的歐洲效率，僅僅降低額定負載時的損耗是不夠的，必須同 時提高不同負載情況下的效率，現(xiàn)有光伏電站的集中式光伏逆變器的弊端就在于無法每時 每刻工作在理論設計的最高效率點，無法得到最大經(jīng)濟效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提出一種模塊化光伏逆變器的智能輪換休眠控制方法，以解決現(xiàn)有光伏電 站的集中式光伏逆變器工作時負載率變化較大，不能時時工作在最高效率點的問題。
[0009] 為解決上述技術問題，本發(fā)明的模塊化光伏逆變器的智能輪換休眠控制方法包括 如下步驟：
[0010] 1)統(tǒng)計當前處于運行狀態(tài)的光伏逆變器模塊個數(shù)N，并計算光伏逆變器總輸 出功率Ppv，結(jié)合每個光伏逆變器模塊額定功率匕，計算當前光伏逆變器的負載率 n，即
[0011] 2)若當前光伏逆變器的負載率小于最佳負載率下限值，且當前處于運行狀態(tài)的光 伏逆變器模塊N個數(shù)大于1，依次切除正在運行的光伏逆變器模塊，并按照步驟1)計算當前 光伏逆變器的負載率n，直到當前光伏逆變器的負載率n高于最佳負載率下限值，停止切 除；
[0012] 若當前光伏逆變器的負載率大于最佳負載率上限值，且當前處于運行狀態(tài)的逆變 器個數(shù)N小于光伏逆變器模塊總數(shù)，依次投入處于停機狀態(tài)的光伏逆變器模塊，并按照步 驟1)計算當前光伏逆變器的負載率n，直到當前光伏逆變器的負載率n低于最佳負載率 上限值，停止投入。
[0013] 所述最佳負載率下限值為20%，所述最佳負載率上限值為60%。
[0014] 所述步驟2)中切除正在運行的光伏逆變器模塊時的規(guī)則是：根據(jù)光伏逆變器模 塊的運行時間，從長到短依次切除。
[0015] 所述步驟2)中投入處于停機狀態(tài)的光伏逆變器模塊的規(guī)則是：根據(jù)光伏逆變器 模塊的停機時間，從長到短依次投入。
[0016] 對于處于故障狀態(tài)的光伏逆變器模塊，當其恢復正常狀態(tài)后，排在停機狀態(tài)的光 伏逆變器模塊序列的最后。
[0017] 本發(fā)明的模塊化光伏逆變器的智能輪換休眠控制方法針對模塊化光伏逆變器拓 撲結(jié)構(gòu)，不需增加額外的控制器及硬件，只需要通過實時計算當前逆變器的負載率，判斷當 前負載率是否處于最佳負載率區(qū)間，從而依次投入停機狀態(tài)的光伏逆變器模塊，或切除運 行狀態(tài)的光伏逆變器，從而使當前逆變器的負載率時時處于最佳負載率區(qū)間，提高逆變器 系統(tǒng)在不同負載時的轉(zhuǎn)換效率，減小能量的損失。
[0018] 同時本發(fā)明控制方法中根據(jù)逆變器運行時間和停機時間的長短，加入了輪換休眠 控制策略，確保了各個模塊的運行時間基本均衡，且還考慮頻繁投切的情況，設定了最佳負 載率上、下限值，從而保證各個功率模塊的壽命能夠較大程度延長。
【附圖說明】
[0019] 圖1本實施例中模塊化光伏逆變器主電路拓撲結(jié)構(gòu)圖；
[0020] 圖2本實施例中模塊化光伏逆變器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0021] 圖3本實施例中模塊化光伏逆變器智能輪換休眠開機控制方案流程圖；
[0022] 圖4本實施例中模塊化光伏逆變器智能輪換休眠關機控制方案流程圖；
[0023] 圖5本實施例中模塊化光伏逆變器智能休眠控制流程圖；
[0024] 圖6本實施例中模塊化光伏逆變器投切流程圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。
[0026] 本實施例中模塊化光伏逆變器智能輪換休眠控制方法的具體步驟，如下：
[0027] 1)統(tǒng)計當前處于運行狀態(tài)的光伏逆變器模塊個數(shù)N，并計算光伏逆變器總輸 出功率Ppv，結(jié)合每個光伏逆變器模塊額定功率匕，計算當前光伏逆變器的負載率 n，即
[0028] 2)若當前光伏逆變器的負載率小于最佳負載率下限值，且當前處于運行狀態(tài)的光 伏逆變器模塊N個數(shù)大于1，依次切除正在運行的光伏逆變器模塊，并按照步驟1)計算當前 光伏逆變器的負載率n，直到當前光伏逆變器的負載率n高于最佳負載率下限值，停止切 除；
[0029] 若當前光伏逆變器的負載率大于最佳負載率上限值，且當前處于運行狀態(tài)的逆變 器個數(shù)N小于光伏逆變器模塊總數(shù)，依次投入處于停機狀態(tài)的光伏逆變器模塊，并按照步 驟1)計算當前光伏逆變器的負載率n，直到當前光伏逆變器的負載率n低于最佳負載率 上限值，停止切入。
[0030] 現(xiàn)在對上面各個步驟進行詳細說明：
[0031] 本實施例中設定當前光伏逆變器由4個光伏逆變器子模塊組成，每個子模塊額定 功率為125kW，當前處于運行狀態(tài)的光伏逆變器模塊數(shù)目為Nigft，當前光伏逆變器總輸出功 率為P pv。
[0032] 為了避免光伏逆變器子模塊頻繁切除，根據(jù)最佳負載率區(qū)間40% -80%，本實施 例中對最佳負載區(qū)間略作調(diào)整，設定最佳負載率下限值為20%，最佳負載率上限值為60%; 當每個光伏逆變器模塊的輸出功率下降到該模塊額定功率的20%以下，即總輸出功率下降 到總額定功率（正在運行模塊數(shù)乘以每個模塊額定功率）的20%以下且維持一段時間后， 切除（休眠）一個子模塊；當每個光伏逆變器模塊的輸出功率上升到該模塊額定功率的 60%以上，即總輸出功率上升到總額定功率（正在運行模塊數(shù)乘以每個模塊額定功率）的 60%以上且維持一段時間后，投入（喚醒）一個子模塊。
[0033] 當然，作為其他實施方式，最佳負載率上、下限值還可以取值為70%、30%等，只要 不過于偏離最佳負載區(qū)間40% -80%均可。
[0034] 模塊輸出的功率上升時，模塊運行數(shù)量與功率范圍的對應關系如表2所不：
[0035] 表2模塊輸出的功率上升時，模塊運行數(shù)量與功率范圍對應關系
[0036]
[0037] 模塊功率下降時，模塊運行數(shù)量與功率范圍的對應關系如表3所示：
[0038] 表3模塊功率下降時，模塊運行數(shù)量與功率范圍的對應關系
[0039]
[0040] 本實施中模塊的喚醒考慮了開關器件運行時間均衡，在喚醒模塊時，將休眠時間 較長的功率模塊優(yōu)先喚醒，即對未開啟模塊進行排序，將休眠時間長的模塊排在首位，依次 類推，如下所示：
[0041]
[0042] 光伏逆變器模塊啟動后，更新未開啟模塊隊列ID號及已開啟模塊隊列ID號。如 001模塊啟動后，更新隊列如下所示：
[0043]
[0044] 本實施例中模塊的休眠也考慮了器件運行時間均衡，滿足模塊休眠條件時，將運 行時間較長的功率模塊優(yōu)先休眠，即對運行模塊進行排序，將運行時間長的模塊排在首位， 依次類推，如下所示：
[0045]
[0046] 本實施例中處于休眠狀態(tài)的光伏逆變器模塊具有兩種情況，一種是處于停機狀 態(tài)，一種是處于故障狀態(tài)。對于所有處于休眠狀態(tài)的光伏逆變器模塊按照休眠時間長短排 序，而模塊處于故障狀態(tài)后，從隊列退出，在模塊故障自復位完成后，排入隊列末位；
[0047] 現(xiàn)根據(jù)上述規(guī)則給出了模塊化光伏逆變器智能輪換休眠開機控制方法，如圖3所 示，具體步驟如下：