CN103227561B - 光伏逆变器启动装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种光伏逆变器启动装置，包括软启动电路和开机控制模块，其中：所述软启动电路，用于将光伏电池阵列的输出转换为电能存储；所述开机控制模块，用于计算预设时间段内所述软启动电路存储的电能；所述开机控制模块在计算得到的电能大于预设的开机电能时，使光伏逆变器开机运行。本发明还提供一种光伏逆变器启动方法。实施本发明，可估算光伏电池阵列的输出功率，避免光伏逆变器不断尝试开关机。

Description

光伏逆变器启动装置及方法

技术领域

本发明涉及光伏发电领域，尤其涉及一种光伏逆变器启动装置及方法。

背景技术

光伏发电已经作为一种主要的新能源，被广泛地应用于日常生活生产中，光伏发电技术一般利用光伏电池阵列吸收太阳能并将太阳能转化为直流电，然后光伏逆变器将光伏电池阵列输出的直流电转换为交流电提供给负载。光伏电池阵列的伏安特性介于电压源和电流源之间，属于一种非常不稳定的能源，其输出功率的大小对环境气候、负载等都非常敏感。早晨日出后，太阳辐射强度逐渐增强，光伏电池阵列的输出也随之增大，当达到光伏逆变器工作所需的输出功率后，光伏逆变器即自动开始运行。进入运行后，光伏逆变器便时时刻刻监视光伏电池阵列的输出，只要光伏电池阵列的输出功率大于光伏逆变器工作所需的输出功率，光伏逆变器就持续运行；直到日落或阴雨天时光伏电池阵列的输出功率小于光伏逆变器工作所需的输出功率，光伏逆变器便进入待机状态。

目前，光伏逆变器的启动方式一般都是通过直接不断的反复尝试开关机，待光伏电池阵列输出功率能够满足光伏逆变器运行的最小功率时，光伏逆变器才能正常运行。这种必须通过光伏逆变器正常运行后，才有可能确定光伏电池阵列最大输出功率的方法，在光伏电池阵列功率较小时(如早晨、傍晚或阴雨天气)，不知道光伏电池阵列的最大输出功率，光伏逆变器仍然不断尝试开关机，这样必然会影响光伏逆变器本身的寿命，并对电网造成冲击。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种光伏逆变器启动装置及方法，可估算光伏电池阵列的输出功率，避免光伏逆变器不断尝试开关机。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种光伏逆变器启动装置，包括软启动电路和开机控制模块，其中：所述软启动电路，用于将光伏电池阵列的输出转换为电能存储；所述开机控制模块，用于计算预设时间段内所述软启动电路存储的电能；所述开机控制模块在计算得到的电能大于预设的开机电能时，使光伏逆变器开机运行，所述预设的开机电能根据光伏逆变器的型号、配置不同而不一样；所述软启动电路包括依次串联在光伏电池阵列两端的充电电阻和电容；所述开机控制模块按照如下公式计算t₀到t₁时间段内的电容存储的电量Q：

Uc为电容两端电压，R为充电电阻的阻值。

其中，所述开机控制模块包括：

电压采样模块，与所述电容并联，用于采样所述电容两端的电压；

计算模块，与所述电压采样模块通信相连，用于根据所述电压采样模块在预设时间段内采样到的所述电容两端的电压计算所述预设时间段内所述电容存储的电能；

启动模块，用于当所述计算模块计算得到的电能大于预设的开机电能时，使光伏逆变器开机运行。

其中，所述软启动电路还包括充电电阻开路开关，所述充电电阻开路开关、所述充电电阻和所述电容依次串联后连接在所述光伏电池阵列的两端之间。

其中，所述软启动电路还包括充电电阻短路开关，所述充电电阻短路开关和所述电容依次串联后连接在所述光伏电池阵列的两端之间。

相应地，本发明还提供一种光伏逆变器启动方法，包括如下步骤：

将光伏电池阵列的输出转换为电能存储；该步骤中利用依次串联在光伏电池阵列两端的充电电阻和电容将所述光伏电池阵列的输出转换为电能存储在所述电容中；

计算预设时间段内所存储的电能，并在所述预设时间段内存储的电能大于预设的开机电能时，使光伏逆变器开机运行，所述预设的开机电能根据光伏逆变器的型号、配置不同而不一样；该步骤按照如下公式计算t₀到t₁时间段内的电容存储的电量Q：

Uc为电容两端电压，R为充电电阻的阻值。

其中，所述计算预设时间段内所存储的电能的步骤具体包括：

利用电压采样模块采样所述电容两端的电压；

根据所述电压采样模块在预设时间段内采样到的所述电容两端的电压计算所述预设时间段内所述电容存储的电能。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：通过将光伏电池阵列的输出转换为电能存储，然后计算一定时间内存储的电能，估算光伏电池阵列的输出功率，在输出功率能够满足光伏逆变器运行所需时，启动光伏逆变器，可以防止光伏逆变器反复尝试开关机，延长光伏逆变器的使用寿命，且可以避免对电网造成冲击。

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是本发明较佳实施例提供的光伏逆变器启动装置的结构示意图；

图2是本发明较佳实施例提供的软启动电路的电路图；

图3是本发明较佳实施例提供的开机控制模块的结构示意图；

图4是本发明较佳实施例提供的光伏逆变器启动方法的流程图；

图5是光伏电池阵列的特性曲线图。

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作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。

请参见图1，是本发明较佳实施例提供的光伏逆变器启动装置100的结构示意图。光伏逆变器启动装置100包括软启动电路110和与软启动电路110通信相连的开机控制模块120。其中，软启动电路110用于将光伏电池阵列的输出转换为电能存储，开机控制模块120用于计算预设时间段内软启动电路110存储的电能，该开机控制模块120在计算得到的电能大于预设的开机电能时，使光伏逆变器开机运行。

本发明实施例提供的光伏逆变器启动装置，通过将光伏电池阵列的输出转换为电能存储，然后计算一定时间内存储的电能，估算光伏电池阵列的输出功率，在输出功率能够满足光伏逆变器运行所需时，启动光伏逆变器，可以防止光伏逆变器反复尝试开关机，延长光伏逆变器的使用寿命，且可以避免对电网造成冲击。

请参见图2，是本发明较佳实施例提供的软启动电路110的电路图，软启动电路110包括依次串联在光伏电池阵列Us两端的充电电阻R和电容C。其中，充电电阻的大小不限于某一个固定的值，最小值可以为零欧姆，其它任意合适的阻值也都可以。

优选地，如图2所示，软启动电路110还包括充电电阻开路开关K1，充电电阻开路开关K1、充电电阻R和电容C依次串联后连接在光伏电池阵列Us的两端之间。当K1闭合时，软启动电路110启动。

优选地，如图2所示，软启动电路110还包括充电电阻短路开关K2，充电电阻短路开关K2和电容C依次串联后连接在光伏电池阵列Us的两端之间。软启动完成后，在K1闭合的情况下，再闭合K2，将充电电阻R短接，停止软启动电路110的运行。

光伏电池阵列Us的特性曲线如图5所示，当闭合K1和K2时，流过充电电阻R和电容C的瞬间电流Ic＝Us/R，从光伏电池阵列的特性曲线可以看出，其给RC回路充电时的U-T曲线与理想激励源情况不同，主要表现为在一定时间内，电容C存储的电能随着光伏电池阵列的输出功率大小而发生改变，也就是说，可以根据一定时间内电容C存储的电能的变化来表示光伏电池阵列输出功率的变化。因此，开机控制模块120可以检测软启动电路110在一定时间内存储的电能并根据该电能的大小来判断是否启动光伏逆变器。但是，图2所示的电路图仅仅用于举例说明，而不用于限制。图2所示的软启动电路仅仅是较易于实现的一个优选实施例，在实际实施中，还可以使用本领域技术人员熟知的各种合适的软启动电路，例如三相反并联晶闸管、三相全控桥式整流电路等，只要能将光伏电池阵列的输出转化为电能存储即可，当然，为了计算的方便，软启动电路所存储的电能最好是便于检测和计算的。

请参见图3，是本发明较佳实施例提供的开机控制模块120的结构示意图，开机控制模块120包括：

电压采样模块121，与所述电容并联，用于采样所述电容两端的电压Uc。具体地，如图2所示，闭合充电电阻短路开关K2，采样电容C两端的电压Uc，采样得到的电容两端的电压Uc即为光伏电池阵列的输出电压Us。

计算模块122，与所述电压采样模块通信相连，用于根据所述电压采样模块在预设时间段内采样到的所述电容两端的电压计算所述预设时间段内所述电容存储的电能。具体地，按照如下公式计算t₀到t₁时间段内的电容存储的电量Q：

启动模块123，用于当所述计算模块计算得到的电能大于预设的开机电能时，使光伏逆变器开机运行。其中，预设的开机电能根据光伏逆变器的型号、配置不同而不一样，通常，开机电能对应的功率能够满足光伏逆变器的运行需求，不会出现反复开关机的问题。

虽然图3所示的开机控制模块120是通过检测电容C两端的电压来计算其在一段时间内存储的电能，但本发明并不限于此。在本发明的其它实施例中，也可以采用其它任意合适的方式来计算软启动电路110在一段时间内存储的电能，例如通过特定的软件模块直接检测电容C存储的电能、通过对流过电容C的电流进行采样等。

请参见图4，是本发明较佳实施例提供的光伏逆变器启动方法的流程图，该方法包括：

S400、将光伏电池阵列的输出转换为电能存储。例如，如图2所示，利用依次串联在光伏电池阵列两端的充电电阻R和电容C将光伏电池阵列Us的输出转换为电能存储在电容C中。

S401、计算预设时间段内所存储的电能，当所述预设时间段内存储的电能大于预设的开机电能时，使光伏逆变器开机运行。例如，如图2所示，首先采样电容两端的电压；然后根据预设时间段内采样到的所述电容两端的电压计算所述预设时间段内所述电容存储的电能，当所述预设时间段内存储的电能大于预设的开机电能时，使光伏逆变器开机运行。

本发明实施例提供的光伏逆变器启动方法，通过将光伏电池阵列的输出转换为电能存储，然后计算一定时间内存储的电能，估算光伏电池阵列的输出功率，在输出功率能够满足光伏逆变器运行所需时，启动光伏逆变器，可以防止光伏逆变器反复尝试开关机，延长光伏逆变器的使用寿命，且可以避免对电网造成冲击。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种光伏逆变器启动装置，其特征在于，包括软启动电路和开机控制模块，其中：所述软启动电路，用于将光伏电池阵列的输出转换为电能存储；所述开机控制模块，用于计算预设时间段内所述软启动电路存储的电能；所述开机控制模块在计算得到的电能大于预设的开机电能时，使光伏逆变器开机运行，所述预设的开机电能根据光伏逆变器的型号、配置不同而不一样；所述软启动电路包括依次串联在光伏电池阵列两端的充电电阻和电容；所述开机控制模块按照如下公式计算t₀到t₁时间段内的电容存储的电量Q：

Uc为电容两端电压，R为充电电阻的阻值。

2.如权利要求1所述的光伏逆变器启动装置，其特征在于，所述开机控制模块包括：

电压采样模块，与所述电容并联，用于采样所述电容两端的电压；

计算模块，与所述电压采样模块通信相连，用于根据所述电压采样模块在预设时间段内采样到的所述电容两端的电压计算所述预设时间段内所述电容存储的电能；

启动模块，用于当所述计算模块计算得到的电能大于预设的开机电能时，使光伏逆变器开机运行。

3.如权利要求2所述的光伏逆变器启动装置，其特征在于，所述软启动电路还包括充电电阻开路开关，所述充电电阻开路开关、所述充电电阻和所述电容依次串联后连接在所述光伏电池阵列的两端之间。

4.如权利要求3所述的光伏逆变器启动装置，其特征在于，所述软启动电路还包括充电电阻短路开关，所述充电电阻短路开关和所述电容依次串联后连接在所述光伏电池阵列的两端之间。

5.一种光伏逆变器启动方法，其特征在于，包括如下步骤：

将光伏电池阵列的输出转换为电能存储；该步骤中利用依次串联在光伏电池阵列两端的充电电阻和电容将所述光伏电池阵列的输出转换为电能存储在所述电容中；

计算预设时间段内所存储的电能，并在所述预设时间段内存储的电能大于预设的开机电能时，使光伏逆变器开机运行，所述预设的开机电能根据光伏逆变器的型号、配置不同而不一样；该步骤按照如下公式计算t₀到t₁时间段内的电容存储的电量Q：

Uc为电容两端电压，R为充电电阻的阻值。

6.如权利要求5所述的光伏逆变器启动方法，其特征在于，所述计算预设时间段内所存储的电能的步骤具体包括：

利用电压采样模块采样所述电容两端的电压；

根据所述电压采样模块在预设时间段内采样到的所述电容两端的电压计算所述预设时间段内所述电容存储的电能。