一種光伏逆變器的電網側限功率方法與流程
2023-10-06 04:23:24 2
本發明涉及光伏逆變器技術領域，更具體地說，特別涉及一種光伏逆變器的電網側限功率方法。
背景技術：
從消費總量來看，我國是一個能源大國，但由於環保問題日益嚴峻，和傳統能源的枯竭，光伏發電憑藉其獨特的優點得到了很多關注。目前的光伏逆變器正向著大功率、低諧波的方向發展。
但是光伏逆變器在併網正常工作的過程中，只要電網電壓在工作範圍內，就會以最大功率點跟蹤的模式控制前級dc/dc電路。如果多臺大功率單相光伏逆變器同時併網，並且日照充足，很容易導致電網電量過於充足而使電網電流的諧波率增加、電網電壓升高，最終會導致用電器的損壞或三相不平衡。
一般光伏逆變器控制策略如圖1所示，正常工作時，逆變器的dc/dc部分會對光伏板的輸出電壓v和輸出電流i進行採集，並且根據擾動法或電導增量法，對光伏板進行最大功率點跟蹤。而dc/ac部分則是通過母線電壓外環和併網電流內環控制，做到吸收輸入功率同時，實現電網電壓和併網電流同相位從而併網。
當電網電壓升高到大於網側電壓容忍值，此時應該停止前面以mppt方式控制dc/dc，由於pv電壓-功率曲線如圖2所示，可以選擇使用反向擾動法，以縮小輸入功率為目標，改變輸入電壓參考值，直到電網電壓恢復到容忍值以下，但是目前的控制程序複雜性。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種光伏逆變器的電網側限功率方法，可以在電網側電量過於充足、網側電壓較高時，降低光伏逆變器的輸出功率，從而避免在電網過壓保護時，逆變器反覆啟動導致功率損耗和對電網的衝擊。
為了達到上述目的，本發明採用的技術方案如下：
一種光伏逆變器的電網側限功率方法，該方法基於狀態機實現，狀態機具有電網過壓標誌位和恆功率輸出標誌位，電網過壓標誌位是當電網電壓超過容忍值時標記為1，當電網電壓回到220vac時清零；恆功率輸出標誌位是當電網過壓情況下，當電網電壓降到容忍值時，恆功率標誌位標記為1，而當電網電壓小於或等於220vac時，恆功率標誌位清零；
dc/dc部分的控制方式採用如下控制策略：
當電網過壓標誌和恆功率標誌都為0時，運行正常的mppt程序；
當電網過壓標誌位為1，恆功率標誌位為0時，執行限功率程序，以擾動輸入電壓法來降低輸入功率；
當電網過壓標誌位為1，恆功率標誌位為1時，反向電壓擾動值vref不變，採用恆輸入電壓控制dc/dc以保證輸入功率一定。
進一步地，所述電網過壓標誌位和輸出恆功率標誌位的狀態通過狀態機判斷程序執行，即：
s1、判斷電網過壓標誌位是否標記為1，如是則執行s2，否則執行s3；
s2、繼續判斷電網電壓是否小於等於容忍值，如是則恆功率輸出標誌位標記為1，否則恆功率輸出標誌位標記為0；在恆功率輸出標誌位標記為1的情況下，繼續判斷電網電壓是否小於等於220v，如是則電網過壓標誌位和恆功率輸出標誌位均標記為0，否則電網過壓標誌位和輸出恆功率標誌位不變；
s3、繼續判斷電網電壓是否大於243v，如是則電網過壓標誌位標記為1，恆功率輸出標誌位標記為0，否則電網過壓標誌位不變。
進一步地，所述限功率程序的流程具體為：
s11、採集光伏板的輸入電壓u和電流i；
s12、計算此時輸入功率：p＝u*i；
s13、計算此次和上次輸入功率的功率差δp＝p-ppre；
s14、計算此次和上次電壓的電壓差δv＝v-vpre；
s15、判斷步驟s13中的功率差δp是否大於0，如是則執行步驟s16，否則執行步驟s17；
s16、判斷步驟s14中的電壓差δv是否大於0，如是則計算反向電壓擾動值vref＝v-dv，否則計算反向電壓擾動值vref＝v+dv；
s17、判斷步驟s14中的電壓差δv是否大於0，如是則計算反向電壓擾動值vref＝v+dv，否則計算反向電壓擾動值vref＝v-dv；
其中ppre是上次輸入功率值，vpre是上次電壓，dv是電壓v的積分。
進一步地，狀態機判斷程序在定時器中斷程序內，每隔100us執行一次。
進一步地，電壓的容忍值為235v。
與現有技術相比，本發明的優點在於：本發明實現了當網側電壓超過最大容忍值245vac時，主動降低光伏併網逆變器的輸出功率來降低電網電量，來降低電網側電壓。避免了當電網側電壓高於容忍值時，網側過壓保護使光伏併網逆變器反覆工作-保護切換，而導致功率損失和電網側衝擊。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是現有的光伏逆變器控制策略圖。
圖2是現有技術中的pv電壓-功率曲線。
圖3是本發明所述光伏逆變器的電網側限功率方法的策略圖。
圖4是本發明所述光伏逆變器的電網側限功率方法中狀態機判斷程序流程圖。
圖5是本發明所述光伏逆變器的電網側限功率方法中降功率程序流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護範圍做出更為清楚明確的界定。
參閱圖3所示，本發明的構思是，正常中國電網電壓為220vac+7％-10％，而我們容忍值可以設為235vac(220+7％)。並且設定3％的閾值，即當電網電壓有效值大於246vac，限額程序啟動，直到電網電壓的有效值維持在235vac左右，此時可選擇恆壓(功率)輸入控制。如果當檢測到電網電壓小於220vac(可以探討)以下，則退出限額程序，重新以mppt方式控制dc/dc。
為此，本發明提供一種光伏逆變器的電網側限功率方法，該方法基於狀態機實現，狀態機具有電網過壓標誌位和恆功率輸出標誌位，電網過壓標誌位是當電網電壓超過容忍值時標記為1，當電網電壓回到220vac時清零；恆功率輸出標誌位是當電網過壓情況下，當電網電壓降到容忍值時，恆功率標誌位標記為1，而當電網電壓小於或等於220vac時，恆功率標誌位清零；
dc/dc部分的控制方式採用如下控制策略：
當電網過壓標誌和恆功率標誌都為0時，運行正常的mppt程序；
當電網過壓標誌位為1，恆功率標誌位為0時，執行限功率程序，以擾動輸入電壓法來降低輸入功率；
當電網過壓標誌位為1，恆功率標誌位為1時，反向電壓擾動值vref不變，採用恆輸入電壓控制dc/dc以保證輸入功率一定。
狀態機判斷程序在定時器中斷程序內，每隔100us執行一次。
參閱圖4所示，所述電網過壓標誌位和輸出恆功率標誌位的狀態通過狀態機判斷程序執行，即：
s1、判斷電網過壓標誌位是否標記為1，如是則執行s2，否則執行s3；
s2、繼續判斷電網電壓是否小於等於容忍值，如是則恆功率輸出標誌位標記為1，否則恆功率輸出標誌位標記為0；在恆功率輸出標誌位標記為1的情況下，繼續判斷電網電壓是否小於等於220v，如是則電網過壓標誌位和恆功率輸出標誌位均標記為0，否則電網過壓標誌位和輸出恆功率標誌位不變；
s3、繼續判斷電網電壓是否大於243v，如是則電網過壓標誌位標記為1，恆功率輸出標誌位標記為0，否則電網過壓標誌位不變。
參閱圖5所示，所述限功率程序的流程具體為：
s11、採集光伏板的輸入電壓u和電流i；
s12、計算此時輸入功率：p＝u*i；
s13、計算此次和上次輸入功率的功率差δp＝p-ppre；
s14、計算此次和上次電壓的電壓差δv＝v-vpre；
s15、判斷步驟s13中的功率差δp是否大於0，如是則執行步驟s16，否則執行步驟s17；
s16、判斷步驟s14中的電壓差δv是否大於0，如是則計算反向電壓擾動值vref＝v-dv，否則計算反向電壓擾動值vref＝v+dv；
s17、判斷步驟s14中的電壓差δv是否大於0，如是則計算反向電壓擾動值vref＝v+dv，否則計算反向電壓擾動值vref＝v-dv；
其中，ppre是上次輸入功率值，vpre是上次電壓，dv是電壓v的積分。
本發明實現了當網側電壓超過最大容忍值245vac時，主動降低光伏併網逆變器的輸出功率來降低電網電量，來降低電網側電壓。避免了當電網側電壓高於容忍值時，網側過壓保護使光伏併網逆變器反覆工作-保護切換，而導致功率損失和電網側衝擊。
雖然結合附圖描述了本發明的實施方式，但是專利所有者可以在所附權利要求的範圍之內做出各種變形或修改，只要不超過本發明的權利要求所描述的保護範圍，都應當在本發明的保護範圍之內。