一种逆变器的控制方法、装置和系统 |
|||||||
| 申请号 | CN201410293366.2 | 申请日 | 2014-06-25 | 公开(公告)号 | CN105207506B | 公开(公告)日 | 2017-12-29 |
| 申请人 | 华为技术有限公司; | 发明人 | 郭海滨; 辛凯; 鲁力; | ||||
| 摘要 | 本 发明 实施例 公开了一种逆变器的控制方法、装置和系统。本发明实施例方法包括：根据逆变器的输出功率和输入 电压 得到逆变器 开关 的 频率 分布曲线，并且当逆变器的区域位于第一区域时，且逆变器开关工作在第二频率时，将逆变器开关切换至第一频率；当逆变器的区域位于第二区域时，且逆变器开关工作在第一频率时，将逆变器开关切换至第二频率。本发明实施例通过输出功率和输入电压来判断是否需要改变逆变器开关的工作频率，提高了控制效率，从而有效提高逆变器的转化效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种逆变器的控制方法，其特征在于，包括： |
||||||
| 说明书全文 | 一种逆变器的控制方法、装置和系统技术领域[0001] 本发明涉及发电系统领域，尤其涉及一种逆变器的控制方法、装置和系统。 背景技术[0002] 太阳能电池板和逆变器是光伏并网发电系统中两个重要的部件，太阳能电池板可将太阳的光能转化为电能，输出直流电，由逆变器将太阳能电池板输出的直流电转化为可并入电网使用的交流电。由于太阳光辐射密度低，太阳能电池的转换效率非常低(约为10％-20％)，因此，若要提高光伏并网发电系统的效率则需要提高逆变器的转化效率。 [0003] 现有技术中，提供了一种根据逆变器的输出功率来动态调整逆变器的功率开关管的开关频率的方法，当输出功率较小时，则变换功率开关管的开关频率，使得逆变器的输出功率在较小的情况下可以降低功率开关管的损耗，但是，只依据逆变器的输出功率对功率开关管的开关频率进行调整，会产生较大误差，并且控制效率低，无法有效提高逆变器的转化效率。 发明内容[0004] 本发明实施例提供了一种逆变器的控制方法、装置和系统，用于提高逆变器的转化效率。 [0005] 第一方面，本发明实施例提供了一种逆变器的控制方法，可包括： [0007] 获取输入电压，以及在输入电压下的输出功率和开关频率； [0008] 根据获取的输入电压和输出功率确定逆变器在功率分布曲线图中所属的区域； [0009] 当逆变器所属的区域与获取的开关频率不对应时，将逆变器切换为与所属的区域对应的预设开关频率。 [0010] 在第一方面的第一种可能的实现方式中，当逆变器所属的区域与获取的开关频率对应时，保持逆变器在开关频率下工作。 [0011] 结合第一方面、或第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，逆变器包括第一预设开关频率和第二预设开关频率，功率分布曲线图包括第一区域和第二区域，其中，第一区域对应第一预设开关频率，第二区域对应第二预设开关频率；其中，逆变器所属的区域与获取的开关频率不对应，具体包括：逆变器在功率分布曲线图中所属的区域是第一区域，获取的开关频率等于第二预设开关频率；或逆变器在功率分布曲线图中所属的区域是第二区域，获取的开关频率等于第一预设开关频率；将逆变器切换为与所属的区域对应的预设开关频率，具体包括：将逆变器切换为第一预设开关频率；或将逆变器切换为第二预设开关频率。 [0012] 结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，将逆变器切换为与所属的区域对应的预设开关频率，具体包括：向逆变器发送切换消息，切换消息携带与所属的区域对应的预设开关频率，使得逆变器切换至与所属的区域对应的预设开关频率。 [0013] 结合第一方面、第一方面的第一至第三中任一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，将逆变器切换为与所属的区域对应的预设开关频率的步骤之前，还包括：暂停对逆变器的载波同步。 [0014] 第二方面，本发明提供了一种逆变器的控制装置，可包括： [0015] 第一获取单元，用于获取逆变器在预设输入电压与预设输出功率下的功率分布曲线图，功率分布曲线图包括至少一个区域，每个区域对应一个预设开关频率，不同区域对应不同的预设开关频率； [0016] 第二获取单元，用于获取输入电压，以及在输入电压下的输出功率和开关频率； [0017] 确定单元，用于根据第二获取单元获取的输入电压和输出功率确定逆变器在功率分布曲线图中所属的区域； [0018] 处理单元，用于当确定单元确定到逆变器所属的区域与获取的开关频率不对应时，将逆变器切换为与所属的区域对应的预设开关频率。 [0019] 在第二方面的第一种可能的实现方式中，处理单元，还用于当确定单元确定到逆变器所属的区域与获取的开关频率对应时，保持逆变器在开关频率下工作。 [0020] 结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，逆变器包括第一预设开关频率和第二预设开关频率，功率分布曲线图包括第一区域和第二区域，其中，第一区域对应第一预设开关频率，第二区域对应第二预设开关频率；相应的，处理单元，具体用于当逆变器在功率分布曲线图中所属的区域是第一区域，获取的开关频率等于第二预设开关频率时，将逆变器切换为第一预设开关频率；当逆变器在功率分布曲线图中所属的区域是第二区域，获取的开关频率等于第一预设开关频率时，将逆变器切换为第二预设开关频率。 [0021] 结合第二方面、第二方面的第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，处理单元，具体用于向逆变器发送切换消息，切换消息携带与所属的区域对应的预设开关频率，使得逆变器切换至与所属的区域对应的预设开关频率。 [0022] 结合第二方面、第二方面的第一至第三中任一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，该装置还可包括：处理子单元，用于当逆变器所属的区域与获取的开关频率不对应时，暂停对逆变器的载波同步。 [0023] 第三方面，本发明提供了一种逆变器的控制系统，可包括如第二方面所描述的逆变器的控制装置。 [0024] 从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点： [0025] 本发明实施例首先获取逆变器在预设输入电压与预设输出功率下的功率分布曲线图，功率分布曲线图包括至少一个区域，每个区域对应一个预设开关频率，不同区域对应不同的预设开关频率，然后根据获取的输入电压和输出功率确定逆变器在功率分布曲线图中所属的区域，当逆变器所属的区域与获取的开关频率不对应时，将逆变器切换为与所属的区域对应的预设开关频率。本发明实施例预先获取理想状态下的功率分布曲线图，再根据逆变器的实际输入电压和输出功率对开关频率进行实时控制，提高了控制效率和准确率，从而有效地提高逆变器的转化效率。附图说明 [0026] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0027] 图1是本发明实施例中逆变器的控制方法的一个流程示意图； [0028] 图2是本发明实施例中逆变器的控制方法的另一个流程示意图； [0029] 图3是本发明实施例中逆变器在两个预设开关频率下的功率分布曲线图； [0030] 图4是本发明实施例中逆变器的控制装置的结构示意图。 具体实施方式[0031] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0032] 本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。 [0033] 本发明实施例提供了一种逆变器的控制方法，用于提高逆变器的转化效率。本发明实施例还提供相应的逆变器的控制装置，以及相关系统，下面通过具体实施例，分别进行详细的说明。 [0034] 本发明实施例提供了一种逆变器的控制方法，主要是由逆变器的控制装置对并网逆变器进行的控制，例如，该逆变器的控制装置可以是位于并网逆变器中的控制单元(ECU，Electronic Control Unit)。其中，本发明中将并网逆变器简称为逆变器，不构成对本发明的限定。本发明实施例提供的逆变器的控制方法可适用于光伏并网发电系统，本发明实施例以应用于光伏并网发电系统为例对方法进行分析说明，不构成对本发明的限定。 [0035] 本发明实施例可预先获取理想状态下的功率分布曲线图，再根据逆变器的实际输入电压和输出功率对开关频率进行实时控制，提高了控制效率和准确率，从而有效地提高逆变器的转化效率。 [0036] 请参考图1，图1为本发明实施例提供的一种逆变器的控制方法的流程示意图，其中，逆变器的控制方法可包括： [0037] 步骤101、获取逆变器在预设输入电压与预设输出功率下的功率分布曲线图，功率分布曲线图包括至少一个区域，每个区域对应一个预设开关频率，不同区域对应不同的预设开关频率； [0038] 在理想的工作状态下，逆变器的每个输入电压下对应一个理想的输出功率，本发明中将该逆变器在理想状态下的输入电压和输出功率称为预设输入电压与预设输出功率。可以理解，功率分布曲线图根据预设输入电压与预设输出功率的对应关系获得，例如，该功率分布曲线图的横坐标可以为预设输入电压，纵坐标可以为预设输出功率。 [0039] 可以理解，在功率分布曲线图上设有至少一个区域，其中，区域的数量与逆变器开关的工作频率有关，其中，为了描述方便，将逆变器开关的工作频率描述为预设工作频率。也就是说，逆变器可以在至少一个个预设工作频率下工作，功率分布曲线图上设有对应数量的区域，并且每个区域对应一个预设开关频率，不同区域对应不同的预设开关频率。例如，若逆变器的预设开关频率有两个，则功率分布曲线图上可以划分为两个区域，每个区域对应一个预设开关频率。又如，若逆变器的预设开关频率有三个，则功率分布曲线图上可以划分为三个区域，每个区域对应一个预设开关频率。以此类推，此处不再赘述。 [0040] 步骤102、获取输入电压，以及在输入电压下的输出功率和开关频率； [0041] 在实际工作中，获取逆变器的输入电压，并且获取在该输入电压下逆变器的输出功率，并获取在该输出功率下的开关频率。其中，逆变器的输入电压可以为太阳能电池板的输出电压。 [0042] 可以理解，本发明所指的开关频率均是逆变器开关的工作频率，其中，逆变器开关可以是绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)，逆变器开关在不同功率下采用不同的开关频率可以有效降低IGBT的导通损耗，从而可以有效提高逆变器的转化效率。 [0043] 步骤103、根据获取的输入电压和输出功率确定逆变器在功率分布曲线图中所属的区域； [0044] 根据获取的输入电压和输出功率可以在功率分布曲线图中找到其所属的区域，由此可确定在此输入电压下逆变器的区域。确定了逆变器所属的区域，在该区域下，对应设有一个预设开关频率。 [0045] 步骤104、判断逆变器所属的区域与获取的开关频率是否对应； [0046] 逆变器所属的区域对应设有一个预设开关频率，将步骤102中获取到的开关频率与该预设开关频率进行比较，若获取到的开关频率与预设的开关频率不一致时，则可以判断逆变器所属的区域与获取的开关频率不对应，则执行步骤105。 [0047] 步骤105、不对应时，将逆变器切换为与所属的区域对应的预设开关频率。 [0048] 步骤102中获取到的开关频率与预设的开关频率不一致时，则将逆变器开关切换到与所属的区域对应的预设开关频率。 [0049] 在一种实现方式中，将逆变器切换为与所属的区域对应的预设开关频率，具体包括：向逆变器发送切换消息，切换消息携带与所属的区域对应的预设开关频率，逆变器接收到该切换消息后，将逆变器开关切换至与所属的区域对应的预设开关频率。 [0050] 为了保证逆变器运行的稳定性，进一步地，当判断到逆变器所属的区域与获取的开关频率不对应时，需要暂停对逆变器的载波同步，再将逆变器切换为与所属的区域对应的预设开关频率。可以理解，将逆变器切换为与所属的区域对应的预设开关频率的之后，继续对逆变器的载波进行同步。 [0051] 本发明实施例中，首先获取逆变器在预设输入电压与预设输出功率下的功率分布曲线图，功率分布曲线图包括至少一个区域，每个区域对应一个预设开关频率，不同区域对应不同的预设开关频率，然后根据获取的输入电压和输出功率确定逆变器在功率分布曲线图中所属的区域，当逆变器所属的区域与获取的开关频率不对应时，将逆变器切换为与所属的区域对应的预设开关频率。本发明实施例预先获取理想状态下的功率分布曲线图，再根据逆变器的实际输入电压和输出功率对开关频率进行实时控制，提高了控制效率和准确率，从而有效地提高逆变器的转化效率。 [0052] 为便于理解，下面以另一实施例详细的描述本发明实施例中的逆变器的控制方法，请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种逆变器的控制方法的另一流程示意图，其中，逆变器的控制方法可包括： [0053] 步骤201、获取逆变器在预设输入电压与预设输出功率下的功率分布曲线图，功率分布曲线图包括至少一个区域，每个区域对应一个预设开关频率，不同区域对应不同的预设开关频率； [0054] 获取理想状态下逆变器的预设输入电压与预设输出功率，得到功率分布曲线图，例如，该功率分布曲线图的横坐标可以为预设输入电压，纵坐标可以为预设输出功率。其中，功率分布曲线图上的区域的数量与预设开关频率的数量关联，两者之间是一一对应关系。 [0055] 步骤202、获取输入电压，以及在输入电压下的输出功率和开关频率； [0056] 在实际工作中，获取逆变器的输入电压，并且获取在该输入电压下逆变器的输出功率，并获取在该输出功率下的开关频率。 [0057] 步骤203、根据获取的输入电压和输出功率确定逆变器在功率分布曲线图中所属的区域； [0058] 确定了逆变器所属的区域，在该区域下，对应设有一个预设开关频率。 [0059] 步骤204、判断逆变器所属的区域与获取的开关频率是否对应； [0060] 将逆变器所属的区域下的预设开关频率与该获取的开关频率比较，若两者相等，逆变器所属的区域与获取的开关频率对应。 [0061] 步骤205、对应时，保持逆变器在原获取的开关频率下工作。 [0062] 若获取到的开关频率与预设的开关频率对应时，则逆变器开关在正常的开关频率下工作，无需更改该开关频率，保持逆变器在原获取的频率下工作。 [0063] 为了更好的理解本发明实施例，下面以一个具体应用例对本发明实施例进行详细说明，例如，具体可以如下： [0064] 逆变器可在两个预设开关频率下工作，其开关频率的大小可为：XkHZ和YkHZ，在功率分布曲线图中包括第一区域和第二区域，其中，第一区域对应开关频率为XkHZ，第二区域对应开关频率为YkHZ。需说明的是，本发明中对逆变器的预设开关频率的具体数值不做限定。 [0065] 具体可参阅图3，图3是本发明实施例中逆变器在开关频率为XkHZ和YkHZ时获取的功率分布曲线图，其横坐标为预设输入电压U，纵坐标为预设输出功率P，功率分布曲线K将图3划分为两个区域，其中，位于功率分布曲线上方的为第一区域，在该第一区域内逆变器开关的开关频率为XkHZ，位于功率分布曲线下方的为第二区域，在该第二区域内逆变器开关的开关频率为YkHZ。 [0066] 由图3可知，在理想状态下，预设输入电压为U1时，预设输出功率为P1，预设输入电压为U2时，预设输出功率为P2，预设输入电压为U3时。 [0067] 在实际工作中，若获取到逆变器的输入电压为U1时，其输出功率大于P1，则可确定逆变器位于第一区域，若获取到的开关频率为YkHZ，由于第一区域下逆变器开关在XkHZ下工作，则需要切换逆变器开关的开关频率，即将开关频率由YkHZ切换为XkHZ；若获取到的开关频率为XkHZ，则无需变换逆变器开关的开关频率，继续保持原工作状态。 [0068] 若获取到逆变器的输入电压为U1时，若其输出功率小于P1，则位于第二区域，若获取到的开关频率为XkHZ，由于第一区域下逆变器开关在YkHZ下工作，则需要切换逆变器开关的开关频率，即将开关频率由YkHZ切换为XkHZ；若获取到的开关频率为YkHZ，则无需变换逆变器开关的开关频率，继续保持原工作状态。 [0069] 若获取到逆变器的输入电压为U2时，其输出功率大于P2，若获取到的开关频率为YkHZ，则将开关频率切换为XkHZ，若获取到的开关频率为XkHZ，则无需切换；若其输出功率小于P2，获取到的开关频率为XkHZ，则将开关频率切换为YkHZ，若获取到的开关频率为YkHZ，则无需切换。 [0070] 同理可得获取到逆变器的输入电压为U3的控制方式，具体可参见上述实施，此处不再赘述。 [0071] 可以理解，本发明实施例中的逆变器可设有多个逆变模块，这多个逆变模块的输入侧并联，共用同一个太阳能电池板，且输出侧并联，经过隔离变压器与电网连接。每一个逆变模块可各自独立并网工作，可使用一个ECU来协调控制各个逆变模块的工作状态和载波同步等。 [0072] 为了保证逆变器运行的稳定性，进一步地，需要暂停对逆变器的载波同步，再将逆变器切换为与所属的区域对应的预设开关频率。可以理解，将逆变器切换为与所属的区域对应的预设开关频率的之后，继续对逆变器进行载波同步。 [0073] 例如，逆变器的输入电压为U1时，其获取到的输出功率小于P1，则需要将开关频率由YkHZ切换为XkHZ，在切换开关频率之前，暂停将逆变器中的各个逆变模块的载波同步，当各个逆变模块的开关频率均切换为XkHZ时，则继续对逆变器中的各个逆变模块进行载波同步。 [0074] 可以理解，当逆变器在三个预设开关频率下工作时，在功率分布曲线图中可包括三个区域，分别对应上述三个预设开关频率。在实际工作中，根据获取的输入电压和输出功率确定逆变器在功率分布曲线图中所属的区域，该逆变器的工作区域中有一个预设开关频率，将在该输入电压和输出功率下获取的开关频率与预设开关频率比较，若一致，则无需切换逆变器开关的开关频率，若不一致，则需要切换为与该所属的区域对应的预设开关频率。 [0075] 同理可得逆变器在四个或四个以上预设开关频率下工作时的具体实施，其具体实施可参见上述实施例，此处不再赘述。 [0076] 为便于更好的实施本发明实施例提供的逆变器的控制方法，本发明实施例还提供一种基于上述逆变器的控制方法的装置。其中名词的含义与上述逆变器的控制方法中相同，具体实现细节可以参考方法实施例中的说明。 [0077] 请参阅图4，图4是逆变器的控制装置的结构示意图。一种逆变器的控制装置300，可包括：第一获取单元301、第二获取单元302、确定单元303和处理单元304。 [0078] 其中，第一获取单元301，用于获取逆变器在预设输入电压与预设输出功率下的功率分布曲线图，功率分布曲线图包括至少一个区域，每个区域对应一个预设开关频率，不同区域对应不同的预设开关频率； [0079] 第二获取单元302，用于获取输入电压，以及在输入电压下的输出功率和开关频率； [0080] 确定单元303，用于根据第二获取单元302获取的输入电压和输出功率确定逆变器在功率分布曲线图中所属的区域； [0081] 处理单元304，用于当确定单元303确定到逆变器所属的区域与获取的开关频率不对应时，将逆变器切换为与所属的区域对应的预设开关频率。 [0082] 进一步地，处理单元304，还用于当确定单元303确定到逆变器所属的区域与获取的开关频率对应时，保持逆变器在开关频率下工作。 [0083] 本实施例中，逆变器可以在至少一个预设工作频率下工作，功率分布曲线图上设有对应数量的区域，并且每个区域对应一个预设开关频率，不同区域对应不同的预设开关频率。例如，若逆变器的预设开关频率有两个，则功率分布曲线图上可以划分为两个区域，每个区域对应一个预设开关频率。又如，若逆变器的预设开关频率有三个，则功率分布曲线图上可以划分为三个区域，每个区域对应一个预设开关频率。以此类推，此处不再赘述。 [0084] 若逆变器包括第一预设开关频率和第二预设开关频率，则功率分布曲线图包括第一区域和第二区域，其中，第一区域对应第一预设开关频率，第二区域对应第二预设开关频率； [0085] 相应的，处理单元304，具体用于当逆变器在功率分布曲线图中所属的区域是第一区域，获取的开关频率等于第二预设开关频率时，将逆变器切换为第一预设开关频率；当逆变器在功率分布曲线图中所属的区域是第二区域，获取的开关频率等于第一预设开关频率时，将逆变器切换为第二预设开关频率。 [0086] 具体的，当确定单元303确定到逆变器所属的区域与获取的开关频率不对应时，处理单元304，具体用于向逆变器发送切换消息，切换消息携带与所属的区域对应的预设开关频率，使得逆变器切换至与所属的区域对应的预设开关频率。 [0087] 进一步地，处理单元304还包括处理子单元，用于当逆变器所属的区域与获取的开关频率不对应时，暂停对逆变器的载波同步。本实施例中，先暂停对逆变器的载波同步，再将逆变器切换为与所属的区域对应的预设开关频率，将逆变器切换为与所属的区域对应的预设开关频率之后，继续对逆变器进行载波同步，可以保证逆变器运行的稳定性。 [0088] 此外，本发明还提供了一种逆变器的控制系统，该逆变器的控制系统可包括一种逆变器的控制装置，其中，逆变器的控制装置，用于获取逆变器在预设输入电压与预设输出功率下的功率分布曲线图，功率分布曲线图包括至少一个区域，每个区域对应一个预设开关频率，不同区域对应不同的预设开关频率；获取输入电压，以及在输入电压下的输出功率和开关频率；根据获取的输入电压和输出功率确定逆变器在功率分布曲线图中所属的区域；当逆变器所属的区域与获取的开关频率不对应时，将逆变器切换为与所属的区域对应的预设开关频率。 [0089] 进一步地，该逆变器的控制装置，还用于当逆变器所属的区域与获取的开关频率对应时，保持逆变器在开关频率下工作。 [0090] 需说明的是，本实施例中的逆变器的控制装置的具体实施可参见上述实施例，此处不再赘述。 [0091] 在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。 [0092] 以上对本发明所提供的一种逆变器的控制方法、装置和系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈