CN108306335B - 光伏发电系统、逆变器及其并网运行控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了逆变器并网运行控制方法和装置，以避免触电风险。该逆变器包括逆变单元和若干个Boost电路，各Boost电路的输入端接独立的光伏组件、输出端并联后接入所述逆变单元。该方法包括：在逆变器并网运行时，获取各光伏组件正极对地电压；判断其中是否至少有一个光伏组件正极对地电压的绝对值小于第一预设值；若是，调节所述逆变器的运行状态，直至达到预设要求，此时恢复调节前的运行状态。所述调节所述逆变器的运行状态，直至达到预设要求，包括：升高母线电压，直至各光伏组件正极对地电压的绝对值都不小于所述第一预设值；或者，包括：降低调制波中注入的三倍频谐波量并升高母线电压，直至注入的三倍频谐波量降低至第二预设值。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，更具体地说，涉及光伏发电系统、逆变器及其并网运行控制方法和装置。
背景技术
图1示出了一种逆变器，它包括逆变单元和若干个Boost电路，各Boost电路的输入端接独立的光伏组件、输出端并联后接入所述逆变单元，所述逆变单元的输出端连接电网。
逆变器并网运行过程中，需要检测光伏组件正、负极对地电压，据此计算出本光伏组件正、负极对地绝缘阻抗，当任一光伏组件正极或负极对地绝缘阻抗过低时，根据相关安全规范要求，逆变器必须报警并与电网断开，起到安全保护作用，否则有触电风险。
但是，在某光伏组件正极对地电压的绝对值极小的工况下，难以检测到高精度的该光伏组件正极对地电压，从而逆变器有可能做出当前工况满足相关安全规范要求的误判而引发触电风险。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了光伏发电系统、逆变器及其并网运行控制方法和装置，以避免在光伏组件正极对地电压的绝对值极小的工况下出现误判而引发触电风险。
一种逆变器并网运行控制方法，所述逆变器包括逆变单元和若干个Boost电路，各Boost电路的输入端接独立的光伏组件、输出端并联后接入所述逆变单元；所述逆变器并网运行控制方法包括：
在所述逆变器并网运行的情况下，获取各光伏组件正极对地电压；
判断其中是否至少有一个光伏组件正极对地电压的绝对值小于第一预设值；
若是，调节所述逆变器的运行状态，直至达到预设要求，此时恢复调节前的运行状态；
其中，所述调节所述逆变器的运行状态，直至达到预设要求，包括：升高母线电压，直至各光伏组件正极对地电压的绝对值都不小于所述第一预设值；
或者，所述调节所述逆变器的运行状态，直至达到预设要求，包括：降低调制波中注入的三倍频谐波量并升高母线电压，直至注入的三倍频谐波量降低至第二预设值。
可选的，获取任一光伏组件正极对地电压，包括：
获取母线电压以及光伏组件输出电压；
计算出光伏组件输出电压与半母线电压之差，作为本光伏组件正极对地电压。
可选的，所述第二预设值为0。
可选的，所述第一预设值为滞环区间的下限。
一种逆变器并网运行控制装置，所述逆变器包括逆变单元和若干个Boost电路，各Boost电路的输入端接独立的光伏组件、输出端并联后接入所述逆变单元；所述逆变器并网运行控制装置包括：
获取单元，用于在所述逆变器并网运行的情况下，获取各光伏组件正极对地电压；
判断单元，用于判断其中是否至少有一个光伏组件正极对地电压的绝对值小于第一预设值；
调节单元，用于在所述判断单元判断出其中至少有一个光伏组件正极对地电压的绝对值小于第一预设值时，调节所述逆变器的运行状态，直至达到预设要求，此时恢复调节前的运行状态；
其中，所述调节所述逆变器的运行状态，直至达到预设要求，包括：升高母线电压，直至各光伏组件正极对地电压的绝对值都不小于所述第一预设值；
或者，所述调节所述逆变器的运行状态，直至达到预设要求，包括：降低调制波中注入的三倍频谐波量并升高母线电压，直至注入的三倍频谐波量降低至第二预设值。
可选的，所述获取单元具体包括：
第一子单元，获取母线电压以及光伏组件输出电压；
第二子单元，用于计算出光伏组件输出电压与半母线电压之差，作为本光伏组件正极对地电压。
可选的，所述第二预设值为0。
可选的，所述第一预设值为滞环区间的下限。
一种逆变器，包括：主电路，以及如上述公开的任一种逆变器并网运行控制装置。
一种光伏发电系统，包括：如上述公开的逆变器。
从上述的技术方案可以看出，本发明在光伏组件正极对地电压的绝对值极小时，通过调节所述逆变器的运行状态来避免触电风险，具体的：可以通过升高母线电压来抬高光伏组件正极对地电压的绝对值，以方便检测到高精度的光伏组件正极对地电压，从而避免了逆变器做出当前工况满足相关安全规范要求的误判而引发触电风险；或者，通过降低调制波中注入的三倍频谐波量来避免该触电风险，而为了避免降低三倍频谐波量会导致母线电压不满足调制要求，本发明还同时抬高了母线电压。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域普通技术人员来讲，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。
图1为现有技术公开的一种逆变器结构示意图；
图2为本发明实施例公开的一种逆变器并网运行控制方法流程图；
图3为本发明实施例公开的又一种逆变器并网运行控制方法流程图；
图4为本发明实施例公开的一种逆变器并网运行控制装置结构示意图。
具体实施方式
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，本领域普通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。
图1所示逆变器并网运行过程中，在光伏组件正极对地电压的绝对值极小的工况下出现误判而引发触电风险。为避免该问题，本发明实施例公开了一种逆变器并网运行控制方法，如图2所示，包括：
步骤S01：在所述逆变器并网运行的情况下，获取各光伏组件正极对地电压。
具体的，各光伏组件正极对地电压可以直接测量得到，也可以通过计算得到。
其中，通过计算得到任一光伏组件正极对地电压的过程如下：获取母线电压以及光伏组件输出电压；计算出光伏组件输出电压与半母线电压(半母线电压，是指上半母线电压或下半母线电压，当电容电压是平衡时，也即1/2倍的母线电压；本发明实施例在计算时优选下半母线电压，即母线中点对负母线的电压)之差，作为本光伏组件正极对地电压。
上述计算过程的原理如下：由于光伏组件负极与负母线具有直接的电气连接，所以光伏组件输出电压就等于光伏组件正极与负母线之间的电势差。由于半母线电压等于母线中点与负母线之间的电势差，而母线中点与大地等电势，所以半母线电压就等于大地与负母线之间的电势差。基于此，光伏组件输出电压与半母线电压之差，就等于光伏组件正极对地电压。
在某光伏组件正极对地电压的绝对值极小的工况下，不论是直接测量得到还是通过计算得到的该光伏组件正极对地电压，都是低精度的该光伏组件正极对地电压，从而逆变器有可能做出当前工况满足相关安全规范要求的误判而引发触电风险。
步骤S02：判断其中是否至少有一个光伏组件正极对地电压的绝对值小于第一预设值，若是，执行步骤S03；若否，则不执行步骤S03。
具体的，在获取到的各光伏组件正极对地电压中，如果某光伏组件正极对地电压的绝对值小于第一预设值，说明该光伏组件正极对地电压的绝对值极小，即获取到的该光伏组件正极对地电压的精度较低，此时为避免逆变器做出当前工况满足相关安全规范要求的误判而引发触电风险，需执行步骤S03；如果各光伏组件正极对地电压的精度较高，则不执行。
此外，由于步骤S02是通过将光伏组件正极对地电压的绝对值与第一预设值作比较，来决定是跳进还是跳出步骤S03，当光伏组件正极对地电压的绝对值在第一预设值附近频繁的上下波动时，就会频繁的跳进跳出步骤S03。为避免于此，可以设置滞环区间，即：当至少有一个光伏组件正极对地电压的绝对值小于滞环区间的下限(滞环区间的下限为所述第一预设值)时，跳进步骤S03；当各光伏组件正极对地电压的绝对值大于滞环区间的上限时，跳出步骤S03；其他情况下则维持当前状态不变。
步骤S03：调节所述逆变器的运行状态，具体为升高母线电压；直至各光伏组件正极对地电压的绝对值都不小于所述第一预设值时，恢复调节前的运行状态。
具体的，对于任一光伏组件来说，由于光伏组件输出电压与半母线电压之差等于光伏组件正极对地电压，所以当光伏组件正极对地电压的绝对值极小时，光伏组件输出电压等于或近似等于半母线电压，那么，在光伏组件输出电压不变的情况下，母线电压升高多少，光伏组件正极对地电压的绝对值就会相应升高多少，当光伏组件正极对地电压的绝对值升高到足够大时，就能够获取到高精度的光伏组件正极对地电压，从而避免了逆变器做出当前工况满足相关安全规范要求的误判，避免了触电风险。
由以上对图2所示实施例的描述可知，图2所示实施例在光伏组件正极对地电压的绝对值极小时，通过升高母线电压来抬高光伏组件正极对地电压的绝对值，以方便检测到高精度的光伏组件正极对地电压，从而避免了逆变器做出当前工况满足相关安全规范要求的误判，进而避免了触电风险。
如图3所示，本发明实施例公开了又一种逆变器并网运行控制，包括：
步骤S11：在所述逆变器并网运行的情况下，获取各光伏组件正极对地电压。
步骤S12：判断其中是否至少有一个光伏组件正极对地电压的绝对值小于第一预设值，若是，执行步骤S13；若否，则不执行步骤S13。
步骤S13：调节所述逆变器的运行状态，具体为降低调制波中注入的三倍频谐波量并升高母线电压；直至注入的三倍频谐波量降低至第二预设值时，恢复调节前的运行状态。
具体的，当某光伏组件正极或负极对地绝缘阻抗过低时，根据相关安全规范要求，逆变器必须报警并与电网断开，以避免人体接触该光伏组件而触电。流过光伏组件的电流有直流电流和交流电流，在光伏组件正极对地直流电压的绝对值极小的工况下，流过光伏组件的直流电流很小，很小的直流电流不会引发触电风险，所以只需要将流过光伏组件的交流电流降低到安全电压范围内，就可以避免该工况下人体接触该光伏组件而触电。
流过光伏组件的交流电流主要是来自于调制波中注入的三倍频谐波(例如3、9、15次谐波，具体可以是3、9、15次三角波或3、9、15次正弦波)。具体的，逆变单元通过进行PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)调制，来将直流电转换为交流电时，为了提高直流电压利用率，会在调制波中注入一定量的三倍频谐波，流过光伏组件的交流电流主要就是该三倍频谐波。通过降低注入的三倍频谐波量，就能够降低流过光伏组件对地的交流电流，当注入的三倍频谐波量降低至第二预设值时，视为流过光伏组件对地的交流电流已降低到安全电压范围内，此时可以避免人体接触该光伏组件而触电。作为优选，可以将注入的三倍频谐波量降低至0，此时流过光伏组件对地的交流电流降低到0安培。
但考虑到降低注入的三倍频谐波量，势必会降低直流电压利用率，有可能造成母线电压不满足调制要求，所以在降低注入的三倍频谐波量的同时，还需要将母线电压抬高，以保证其满足调制要求。
由以上对图3所示实施例的描述可知，图3所示实施例在光伏组件正极对地电压的绝对值极小时，通过降低调制波中注入的三倍频谐波量避免了触电风险，同时为避免降低三倍频谐波量会导致母线电压不满足调制要求，本实施例还同时抬高了母线电压。
以上述方法实施例相对应的，本发明实施例还公开了一种逆变器并网运行控制装置，参见图4，包括：
获取单元100，用于在所述逆变器并网运行的情况下，获取各光伏组件正极对地电压；
判断单元200，用于判断其中是否至少有一个光伏组件正极对地电压的绝对值小于第一预设值；
调节单元300，用于在判断单元200判断出其中至少有一个光伏组件正极对地电压的绝对值小于第一预设值时，调节所述逆变器的运行状态，直至达到预设要求，此时恢复调节前的运行状态；
其中，所述调节所述逆变器的运行状态，直至达到预设要求，包括：升高母线电压，直至各光伏组件正极对地电压的绝对值都不小于所述第一预设值；或者，所述调节所述逆变器的运行状态，直至达到预设要求，包括：降低调制波中注入的三倍频谐波量并升高母线电压，直至注入的三倍频谐波量降低至第二预设值。
可选的，获取单元100具体包括：
第一子单元，获取母线电压以及光伏组件输出电压；
第二子单元，用于计算出光伏组件输出电压与半母线电压之差，作为本光伏组件正极对地电压。
可选的，所述第一预设值为滞环区间的下限。
此外，本发明实施例还公开了一种逆变器，包括：主电路，以及如上述公开的任一种逆变器并网运行控制装置。
此外，本发明实施例还公开了一种光伏发电系统，包括：如上述公开的任一种逆变器。
综上所述，本发明在光伏组件正极对地电压的绝对值极小时，通过调节所述逆变器的运行状态来避免触电风险，具体的：可以通过升高母线电压来抬高光伏组件正极对地电压的绝对值，以方便检测到高精度的光伏组件正极对地电压，从而避免了逆变器做出当前工况满足相关安全规范要求的误判而引发触电风险；或者，通过降低调制波中注入的三倍频谐波量来避免该触电风险，而为了避免降低三倍频谐波量会导致母线电压不满足调制要求，本发明还同时抬高了母线电压。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种逆变器并网运行控制方法，其特征在于，所述逆变器包括逆变单元和若干个Boost电路，各Boost电路的输入端接独立的光伏组件、输出端并联后通过母线接入所述逆变单元；所述逆变器并网运行控制方法包括：
在所述逆变器并网运行的情况下，获取各光伏组件正极对地电压；
判断其中是否至少有一个光伏组件正极对地电压的绝对值小于第一预设值；
若是，调节所述逆变器的运行状态，直至达到预设要求，此时恢复调节前的运行状态；
其中，所述调节所述逆变器的运行状态，直至达到预设要求，包括：升高母线电压，直至各光伏组件正极对地电压的绝对值都不小于所述第一预设值。
2.根据权利要求1所述的逆变器并网运行控制方法，其特征在于，获取任一光伏组件正极对地电压，包括：
获取母线电压以及光伏组件输出电压；
计算出光伏组件输出电压与半母线电压之差，作为本光伏组件正极对地电压。
3.根据权利要求1或2所述的逆变器并网运行控制方法，其特征在于，所述第一预设值为滞环区间的下限。
4.一种逆变器并网运行控制装置，其特征在于，所述逆变器包括逆变单元和若干个Boost电路，各Boost电路的输入端接独立的光伏组件、输出端并联后通过母线接入所述逆变单元；所述逆变器并网运行控制装置包括：
获取单元，用于在所述逆变器并网运行的情况下，获取各光伏组件正极对地电压；
判断单元，用于判断其中是否至少有一个光伏组件正极对地电压的绝对值小于第一预设值；
调节单元，用于在所述判断单元判断出其中至少有一个光伏组件正极对地电压的绝对值小于第一预设值时，调节所述逆变器的运行状态，直至达到预设要求，此时恢复调节前的运行状态；
其中，所述调节所述逆变器的运行状态，直至达到预设要求，包括：升高母线电压，直至各光伏组件正极对地电压的绝对值都不小于所述第一预设值。
5.根据权利要求4所述的逆变器并网运行控制装置，其特征在于，所述获取单元具体包括：
第一子单元，获取母线电压以及光伏组件输出电压；
第二子单元，用于计算出光伏组件输出电压与半母线电压之差，作为本光伏组件正极对地电压。
6.根据权利要求4或5所述的逆变器并网运行控制装置，其特征在于，所述第一预设值为滞环区间的下限。
7.一种逆变器，其特征在于，包括：主电路，以及如权利要求4-6中任一项所述的逆变器并网运行控制装置。
8.一种光伏发电系统，其特征在于，包括：如权利要求7所述的逆变器。
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