CN107623488A - 限功率控制方法、集散式光伏汇流箱及存储介质 - Google Patents

限功率控制方法、集散式光伏汇流箱及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种限功率控制方法、集散式光伏汇流箱及计算机可读存储介质，所述限功率控制方法包括步骤：接收限功率指令，其中所述限功率指令包括要求限制的功率值；若接收到所述限功率指令，则判断当前输出功率值与要求限制的功率值的差值是否大于预设值K；若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值大于预设值K，则降低所述DC/DC变换单元的输入端电压，以使得降低所述光伏PV阵列的工作电压和输出功率。本发明可以有效防止限功率运行时发生逆变器直流母线过压的情况；克服了在PV阵列开路电压高的情况下，无法限制逆变器在小功率运行、以及小功率限载运行后逆变器产生直流母线过压保护故障、甚至器件失效的问题。

Description

限功率控制方法、集散式光伏汇流箱及存储介质
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种限功率控制方法、集散式光伏汇流箱及计算机可读存储介质。
背景技术
随着光伏发电技术的发展，光伏电站的应用越来越广，同时***方案也出现了变化，从最初的集中式到目前的组串式、集散式等。为了节省初始投资成本，降低电缆传输损耗，希望PV组串串联的数量更多，但这会导致直流侧的电压更高，PV开路电压在极限情况下接近1000V。对于1000V的光伏***，一般采用的是1200V耐压IGBT，对应直流母线的最高保护点通常在950V以下，在PV开路电压较高、接近1000V的情况下，传统的集中式逆变器的限功率运行方式是提高输入PV电压来降低输出功率，直到提高到接近PV阵列的开路电压，此时输出功率降为零。但是该方式很容易导致光伏***的直流母线电压升高到950V以上而使得光伏***的逆变器发生过压保护。
如图1所示，集散式光伏***包括光伏PV阵列101、集散式汇流箱102和并网逆变器103(也可称为集散式逆变器)，并网逆变器103包括DC/AC变换单元，DC/AC变换单元的输入端与至少一个集散式汇流箱102的输出端相连。集散式汇流箱102包括DC/DC变换单元，其中的DC/DC变换单元输入端与光伏PV阵列101的输出端相连。并网逆变器103对输入端的***直流母线电压进行检测，并控制***的直流母线电压运行在预设置的母线电压工作点；集散式汇流箱102对DC/DC变换单元的输入端电压和功率进行检测，并做最大功率点跟踪(MPPT)运行，控制集散式汇流箱102内的DC/DC变换单元的输入端电压运行在最大功率点跟踪对应的工作点。
在限功率运行的条件下，如果集散式汇流箱102和并网逆变器103参照集中式逆变***中提高输入PV电压的方法，那么也会存在同样的过压保护问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种限功率控制方法、集散式光伏汇流箱及计算机可读存储介质，旨在解决现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种限功率控制方法，该方法应用于集散式光伏汇流箱，所述集散式光伏汇流箱包括DC/DC变换单元，所述DC/DC变换单元的输入端与光伏PV阵列的输出端相连；所述限功率控制方法包括步骤：
接收限功率指令，其中所述限功率指令包括要求限制的功率值；
若接收到所述限功率指令，则判断当前输出功率值与要求限制的功率值的差值是否大于预设值K；
若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值大于预设值K，则降低所述DC/DC变换单元的输入端电压，以使得降低所述光伏PV阵列的工作电压和输出功率。
可选的，所述方法还包括步骤：
若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值不大于预设值K，则继续判断当前输出功率值与要求限制的功率值的差值的绝对值是否不大于预设值K；
若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值的绝对值不大于预设值K，则维持所述DC/DC变换单元的输入端电压不变；否则恢复最大功率点跟踪运行。
可选的，所述方法还包括步骤：
若没有接收到所述限功率指令，则运行最大功率点跟踪。
可选的，所述接收限功率指令包括：
接收集散式逆变器或者上层主控监控***下发的限功率指令。
可选的，所述预设值K为固定的功率值常数、集散式光伏汇流箱额定输出功率的百分比、要求限制的功率值的百分比中的一种。
此外，为实现上述目的，本发明实施例第二方面提供一种集散式光伏汇流箱，所述集散式光伏汇流箱包括DC/DC变换单元，所述DC/DC变换单元的输入端与光伏PV阵列的输出端相连；
用于接收限功率指令的通信单元、用于存储限功率控制程序的存储器、以及用于执行所述限功率控制程序的处理器；
所述限功率控制程序被所述处理器执行时用于执行以下限功率控制方法的步骤：
接收限功率指令，其中所述限功率指令包括要求限制的功率值；
若接收到所述限功率指令，则判断当前输出功率值与要求限制的功率值的差值是否大于预设值K；
若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值大于预设值K，则降低所述DC/DC变换单元的输入端电压，以使得降低所述光伏PV阵列的工作电压和输出功率。
可选的，所述限功率控制程序被所述处理器执行时还用于执行以下限功率控制方法的步骤：
若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值不大于预设值K，则继续判断当前输出功率值与要求限制的功率值的差值的绝对值是否不大于预设值K；
若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值的绝对值不大于预设值K，则维持所述DC/DC变换单元的输入端电压不变；否则恢复最大功率点跟踪运行。
可选的，所述限功率控制程序被所述处理器执行时还用于执行以下限功率控制方法的步骤：
若没有接收到所述限功率指令，则运行最大功率点跟踪。
可选的，所述限功率控制程序被所述处理器执行时还用于执行以下限功率控制方法的步骤：
接收集散式逆变器或者上层主控监控***下发的限功率指令。
再者，为实现上述目的，本发明实施例第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有限功率控制程序，所述限功率控制程序被处理器执行时实现如第一方面所述的限功率控制方法的步骤。
本发明实施例提供的限功率控制方法、集散式光伏汇流箱及计算机可读存储介质，通过判断当前输出功率值与要求限制的功率值的差值是否大于预设值，降低集散式光伏汇流箱的输入端电压，以使得降低光伏PV阵列的工作电压和输出功率；可以有效防止限功率运行时发生逆变器直流母线过压的情况；克服了在PV阵列开路电压高的情况下，无法限制逆变器在小功率运行、以及小功率限载运行后逆变器产生直流母线过压保护故障、甚至器件失效的问题。
附图说明
图1为本发明实施例的集散式光伏***结构示意图；
图2为本发明实施例的限功率控制方法流程示意图；
图3为本发明实施例的限功率控制方法另一流程示意图；
图4为本发明实施例的集散式光伏汇流箱结构示意图；
图5为本发明实施例的光伏PV阵列的电流、电压及功率变化结构示意图；
图6为本发明实施例的集散式光伏汇流箱的MPPT运行控制结构示意图；
图7为本发明实施例的集散式逆变器的控制结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现在将参考附图描述实现本发明各个实施例的。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
第一实施例
为了更好地理解本实施例，现以图5的光伏PV阵列的电流、电压及功率变化进行说明：
从图中可以看出，光伏PV阵列的最大功率跟踪点Pmax对应的电压为Vmp。如果控制光伏PV阵列的输出电压V从最大功率跟踪点Vmp往Vpv＝0的方向控制，那么光伏PV阵列输出的功率则是逐步降低，直至为零。所以，在要求逆变器小功率限载运行时，要求光伏PV阵列的输出功率P很小，现有的方案是让光伏PV阵列的工作电压Vpv升高到接近开路电压Voc，但如果当前正好是温度低的冬天，实际小功率限功率运行的光伏PV阵列电压Vpv比较高，可能超过逆变器的过压保护点，导致逆变器过压故障。本实施例与现有的方案相反的，控制光伏PV阵列的工作电压Vpv降低，朝着Vpv＝0的方向移动。
如图2所示，本发明第一实施例提供一种限功率控制方法，该方法应用于集散式光伏汇流箱，所述集散式光伏汇流箱包括DC/DC变换单元，所述DC/DC变换单元的输入端与光伏PV阵列的输出端相连；集散式光伏***的具体结构可参考附图1以及前文的叙述，在此不作赘述。需要说明的是，DC/DC变换单元的具体结构在此不作限制。
所述限功率控制方法包括步骤：
21、接收限功率指令，其中所述限功率指令包括要求限制的功率值；
在本实施例中，所述接收限功率指令包括：接收集散式逆变器或者上层主控监控***下发的限功率指令。
22、若接收到所述限功率指令，则判断当前输出功率值与要求限制的功率值的差值是否大于预设值K；
在本实施例中，所述预设值K为固定的功率值常数、集散式光伏汇流箱额定输出功率的百分比、要求限制的功率值的百分比中的一种。
23、若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值大于预设值K，则降低所述DC/DC变换单元的输入端电压，以使得降低所述光伏PV阵列的工作电压和输出功率。
请参考图3所示，在一种实施方式中，所述方法还包括步骤：
24、若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值不大于预设值K，则继续判断当前输出功率值与要求限制的功率值的差值的绝对值是否不大于预设值K；
25、若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值的绝对值不大于预设值K，则维持所述DC/DC变换单元的输入端电压不变；
26、否则恢复最大功率点跟踪运行。
请再参考图3所示，在另一种实施方式中，所述方法还包括步骤：
27、若没有接收到所述限功率指令，则运行最大功率点跟踪。
为了进一步阐释本实施例，现以图6和图7为例对最大功率点跟踪以及集散式逆变器的控制进行说明。
图6为本实施例的集散式光伏汇流箱的一种MPPT运行控制结构。采样光伏PV阵列的输入电压V和电流I，计算当前功率，并运行MPPT算法，得到集散式汇流箱的DC/DC变换单元的电压环调节的电压参考值Vref；电压参考值Vref与实际的输入电压Vf作比较和PI调节之后，得到电流环调节的电流参考值Iref(图中未示出)；电流参考值Iref与实际的电流Idcf做比较和PI调节，并经过限幅后输出PWM_CMP信号。
图7为本发明实施例的集散式逆变器的控制结构示意图。设置的Udcref是集散式光伏***的直流母线电压值，该值由集散式逆变器设定控制，实际在集散式汇流箱端的电压还需要考虑长距离电缆的电缆传输压降(一般占光伏***直流母线电压Udc的1～2％)。集散式逆变器恒压运行，电压给定Udcref与反馈Udc做PI调节，PI调节器的输出Idef作为集散式逆变器输出电流的有功分量给定指令，再与电流反馈的有功分量Id做PI调节得到d轴调节量Ucd。由主控下发的无功给定指令Qref除以Us得到Iqref，(如果没有接收到主控下发的无功指令，则Qref＝0)，即为集散式逆变器输出电流的无功分量给定值。Iqref与电流反馈的无功分量Iq做PI调节得到q轴调节量Ucq。调节量Ucd和Ucq经过dq到abc的三二变换，转换为a、b、c坐标上的量后，发送到PWM发生器，进而控制集散式逆变器中IGBT的导通和关断。
本发明实施例提供的限功率控制方法，通过判断当前输出功率值与要求限制的功率值的差值是否大于预设值，降低集散式光伏汇流箱的输入端电压，以使得降低光伏PV阵列的工作电压和输出功率；可以有效防止限功率运行时发生逆变器直流母线过压的情况；克服了在PV阵列开路电压高的情况下，无法限制逆变器在小功率运行、以及小功率限载运行后逆变器产生直流母线过压保护故障、甚至器件失效的问题。
第二实施例
参照图4，图4为本发明第二实施例提供一种集散式光伏汇流箱，所述集散式光伏汇流箱包括DC/DC变换单元33，所述DC/DC变换单元33的输入端与光伏PV阵列的输出端(附图未示出)相连；
用于接收限功率指令的通信单元34、用于存储限功率控制程序的存储器31、以及用于执行所述限功率控制程序的处理器32；
所述限功率控制程序被所述处理器32执行时用于执行以下限功率控制方法的步骤：
接收限功率指令，其中所述限功率指令包括要求限制的功率值；
若接收到所述限功率指令，则判断当前输出功率值与要求限制的功率值的差值是否大于预设值K；
若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值大于预设值K，则降低所述DC/DC变换单元的输入端电压，以使得降低所述光伏PV阵列的工作电压和输出功率。
在一种实施方式中，所述限功率控制程序被所述处理器32执行时还用于执行以下限功率控制方法的步骤：
若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值不大于预设值K，则继续判断当前输出功率值与要求限制的功率值的差值的绝对值是否不大于预设值K；
若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值的绝对值不大于预设值K，则维持所述DC/DC变换单元的输入端电压不变；否则恢复最大功率点跟踪运行。
在一种实施方式中，所述限功率控制程序被所述处理器32执行时还用于执行以下限功率控制方法的步骤：
若没有接收到所述限功率指令，则运行最大功率点跟踪。
在另一种实施方式中，所述限功率控制程序被所述处理器32执行时还用于执行以下限功率控制方法的步骤：
接收集散式逆变器或者上层主控监控***下发的限功率指令。
本发明实施例提供的集散式光伏汇流箱，通过判断当前输出功率值与要求限制的功率值的差值是否大于预设值，降低集散式光伏汇流箱的输入端电压，以使得降低光伏PV阵列的工作电压和输出功率；可以有效防止限功率运行时发生逆变器直流母线过压的情况；克服了在PV阵列开路电压高的情况下，无法限制逆变器在小功率运行、以及小功率限载运行后逆变器产生直流母线过压保护故障、甚至器件失效的问题。
第三实施例
本发明第三实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有限功率控制程序，所述限功率控制程序被处理器执行时实现第一实施例所述的限功率控制方法的步骤。
本发明实施例提供的计算机可读存储介质，通过判断当前输出功率值与要求限制的功率值的差值是否大于预设值，降低集散式光伏汇流箱的输入端电压，以使得降低光伏PV阵列的工作电压和输出功率；可以有效防止限功率运行时发生逆变器直流母线过压的情况；克服了在PV阵列开路电压高的情况下，无法限制逆变器在小功率运行、以及小功率限载运行后逆变器产生直流母线过压保护故障、甚至器件失效的问题。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种限功率控制方法，该方法应用于集散式光伏汇流箱，所述集散式光伏汇流箱包括DC/DC变换单元，所述DC/DC变换单元的输入端与光伏PV阵列的输出端相连；所述限功率控制方法包括步骤：
接收限功率指令，其中所述限功率指令包括要求限制的功率值；
若接收到所述限功率指令，则判断当前输出功率值与要求限制的功率值的差值是否大于预设值K；
若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值大于预设值K，则降低所述DC/DC变换单元的输入端电压，以使得降低所述光伏PV阵列的工作电压和输出功率。
2.根据权利要求1所述的一种限功率控制方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：
若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值不大于预设值K，则继续判断当前输出功率值与要求限制的功率值的差值的绝对值是否不大于预设值K；
若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值的绝对值不大于预设值K，则维持所述DC/DC变换单元的输入端电压不变；否则恢复最大功率点跟踪运行。
3.根据权利要求1所述的一种限功率控制方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：
若没有接收到所述限功率指令，则运行最大功率点跟踪。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种限功率控制方法，其特征在于，所述接收限功率指令包括：
接收集散式逆变器或者上层主控监控***下发的限功率指令。
5.根据权利要求1-3任一所述的一种限功率控制方法，其特征在于，所述预设值K为固定的功率值常数、集散式光伏汇流箱额定输出功率的百分比、要求限制的功率值的百分比中的一种。
6.一种集散式光伏汇流箱，其特征在于，所述集散式光伏汇流箱包括DC/DC变换单元，所述DC/DC变换单元的输入端与光伏PV阵列的输出端相连；
用于接收限功率指令的通信单元、用于存储限功率控制程序的存储器、以及用于执行所述限功率控制程序的处理器；
所述限功率控制程序被所述处理器执行时用于执行以下限功率控制方法的步骤：
接收限功率指令，其中所述限功率指令包括要求限制的功率值；
若接收到所述限功率指令，则判断当前输出功率值与要求限制的功率值的差值是否大于预设值K；
若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值大于预设值K，则降低所述DC/DC变换单元的输入端电压，以使得降低所述光伏PV阵列的工作电压和输出功率。
7.根据权利要求6所述的一种集散式光伏汇流箱，其特征在于，所述限功率控制程序被所述处理器执行时还用于执行以下限功率控制方法的步骤：
若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值不大于预设值K，则继续判断当前输出功率值与要求限制的功率值的差值的绝对值是否不大于预设值K；
若当前输出功率值与要求限制的功率值的差值的绝对值不大于预设值K，则维持所述DC/DC变换单元的输入端电压不变；否则恢复最大功率点跟踪运行。
8.根据权利要求6所述的一种集散式光伏汇流箱，其特征在于，所述限功率控制程序被所述处理器执行时还用于执行以下限功率控制方法的步骤：
若没有接收到所述限功率指令，则运行最大功率点跟踪。
9.根据权利要求6-8任一所述的一种集散式光伏汇流箱，其特征在于，所述限功率控制程序被所述处理器执行时还用于执行以下限功率控制方法的步骤：
接收集散式逆变器或者上层主控监控***下发的限功率指令。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有限功率控制程序，所述限功率控制程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的限功率控制方法的步骤。
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