CN108039735B - 一种光伏逆变器、光伏逆变器的控制方法和光伏*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏逆变器、光伏逆变器的控制方法和光伏***。该光伏逆变器包括：并网工频电路，输入端用于输入光伏组件输出的功率，输出端连接至所述光伏逆变器的并网连接端和负载连接端；离网变频电路，输入端用于输入光伏组件输出的功率，输出端连接至所述负载连接端；逆变器控制单元，与所述离网变频电路和所述并网工频电路电连接，用于在并网运行模式下，控制所述并网工频电路工作，所述并网工频电路工作时以P/Q模式输出功率至所述并网连接端连接的电网；在孤岛运行模式下，控制所述离网变频电路工作，所述离网变频电路工作时以V/F模式输出功率至负载连接端连接的负载。实现在无需储能电池的条件下对光伏组件输出功率的充分利用。

Description

一种光伏逆变器、光伏逆变器的控制方法和光伏***

技术领域

本发明实施例涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏逆变器、光伏逆变器的控制方法和光伏***。

背景技术

太阳能光伏发电***已广泛应用于现在生活中的各个领域。逆变器是光伏直流电能到交流电能转换的设备，是整个光伏发电***的核心。

现有技术中，适用于水泵扬水领域等交流异步电机负载类的光伏逆变器，例如光伏扬水逆变器可以变频输出，根据光伏功率来调节输出的电压和频率，驱动水泵电机类负载调速运行。

然而，现有大多数无需储能蓄电池的适用于水泵扬水领域等交流异步电机负载类的光伏逆变器只能离网工作，不能并网运行。当负载工作完成，例如抽水结束时多余的光伏功率不能送到电网，造成光伏发电的浪费。

发明内容

本发明提供一种光伏逆变器、光伏逆变器的控制方法和光伏***，以实现在无需储能电池的条件下对光伏组件输出功率的充分利用。

第一方面，本发明实施例提供了一种光伏逆变器，该光伏逆变器包括：

并网工频电路，输入端用于输入光伏组件输出的功率，输出端连接至光伏逆变器的并网连接端和负载连接端；

离网变频电路，输入端用于输入光伏组件输出的功率，输出端连接至负载连接端；

逆变器控制单元，与离网变频电路和并网工频电路电连接，用于在并网运行模式下，控制并网工频电路工作，并网工频电路工作时以P/Q模式输出功率至并网连接端连接的电网；在孤岛运行模式下，控制离网变频电路工作，离网变频电路工作时以V/F模式输出功率至负载连接端连接的负载。

其中，上述光伏逆变器包括至少一个MPPT电路；MPPT电路的输入端与光伏组件阵列的至少一条支路的输出端连接，MPPT电路的输出端与并网工频电路输入端和离网变频电路的输入端连接。

其中，离网变频电路包括：

离网变频逆变模块；

第一直流高压继电器，连接于MPPT电路的输出端与离网变频逆变模块的电源输入端之间；

第一开关，连接于离网变频逆变模块的输出端和光伏逆变器的负载连接端之间；

逆变器控制单元用于通过控制第一直流高压继电器和第一开关导通而控制离网变频电路导通工作，通过控制第一直流高压继电器或第一开关导通而控制离网变频电路关断。

其中，并网工频电路包括：

并网变频逆变模块；

第二直流高压继电器，连接于MPPT电路的输出端与并网变频逆变模块的电源输入端之间；

第一交流继电器，连接于并网变频逆变模块的输出端与并网连接端之间；

第二开关，连接于第一交流继电器与光伏逆变器的负载连接端之间；

逆变器控制单元用于通过控制第二直流高压继电器和第二开关导通而控制并网工频电路导通工作，通过控制第二直流高压继电器或第二开关关断而控制并网工频电路关断。

其中，上述光伏逆变器还包括：

第一断路器，连接于第一开关和第二开关的公共端与负载连接端之间；

第二断路器，连接于第一交流继电器和第二开关的公共端和电网之间；

第三断路器，连接于并网连接端与负载连接端之间。

其中，逆变器控制单元还用于实时检测光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率，若并网工频电路导通且光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率小于负载额定功率，光伏逆变器向电网取电，取电功率为负载额定功率与光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率的差值；若并网工频电路导通且光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率大于负载额定功率，光伏逆变器向电网送电，且送电功率为光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率与负载额定功率的差值。

其中，逆变器控制单元用于实时接收负载状态信号，当接收到负载不需供电的信号后，控制并网逆变电路的输出端与并网连接端之间导通，并网逆变电路的输出端与负载连接端之间断开，并控制并网工频电路导通且送电功率等于光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率。

其中，逆变器控制单元还用于：

若检测到光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率小于负载额定功率的a％，或者检测到光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率大于负载额定功率的b％，控制并网工频电路导通工作以及控制离网变频电路关断；

若检测到光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率大于或等于负载额定功率的c％且小于或等于负载额定功率的d％，控制离网变频电路导通工作以及控制并网工频电路关断；其中，a＜c＜d＜b。

其中，逆变器控制单元还用于：

若检测到光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率大于或等于负载额定功率的a％且小于负载额定功率的c％，或者光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率大于负载额定功率的d％且小于或等于负载额定功率的b％，控制并网工频电路和离网变频电路保持前一时刻状态。

第二方面，本发明实施例还提供了一种光伏逆变器的控制方法，光伏逆变器包括并网工频电路，输入端用于输入光伏组件输出的功率，输出端连接至光伏逆变器的并网连接端和负载连接端；离网变频电路，输入端用于输入光伏组件输出的功率，输出端连接至负载连接端；逆变器控制单元，与离网变频电路和并网工频电路电连接，该控制方法包括：

在并网运行模式下，逆变器控制单元控制并网工频电路工作，并网工频电路工作时以P/Q模式输出功率至并网连接端连接的电网；在孤岛运行模式下，逆变器控制单元控制离网变频电路工作，离网变频电路工作时以V/F模式输出功率至负载连接端连接的负载。

其中，上述控制方法还包括：

实时检测光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率，若检测到光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率小于负载额定功率的a％，或者检测到光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率大于负载额定功率的b％，逆变器控制单元控制并网工频电路导通工作以及控制离网变频电路关断；

若检测到光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率大于或等于负载额定功率的c％且小于或等于负载额定功率的d％，逆变器控制单元控制离网变频电路导通工作以及控制并网工频电路关断；其中，a＜c＜d＜b。

其中上述控制方法还包括：

若检测到光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率大于或等于负载额定功率的a％且小于负载额定功率的c％，或者光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率大于负载额定功率的d％且小于或等于负载额定功率的b％，逆变器控制单元控制并网工频电路和离网变频电路保持前一时刻状态。

第三方面，本发明实施例还提供了一种光伏***，该光伏***包括如上的光伏逆变器。

本发明实施例提供了一种光伏逆变器、光伏逆变器的控制方法和光伏***，该光伏逆变器包括并网工频电路、离网变频电路和逆变器控制单元，在并网模式下通过逆变器控制单元控制并网工频电路工作并以P/Q模式输出功率至与并网连接端连接的电网；在孤岛模式下，通过逆变器控制单元控制离网变频电路工作并以V/F模式输出功率至负载连接端连接的负载。使得电网正常时，光伏逆变器并网运行并可以根据光伏组件输出功率和水泵额定功率向电网送电或者取电，输出电压和频率跟踪电网电压和频率值；电网异常时，光伏逆变器可以离网与负载形成离网孤岛运行，通过光伏组件发电为负载供电。本发明实施例提供的光伏逆变器，实现了适用于水泵扬水领域等交流异步电机负载类的光伏逆变器在无需储能蓄电池的情况下，既可以并网工作，又可以离网工作，使得当负载工作完成后，例如抽水结束后，光伏组件的输出经过DC/AC逆变后的工频交流电能能够送到电网，充分利用了使得光伏组件输出功率。并且使得负载在任何光照条件下都可以得到电力供应。解决了现有技术中交流异步电机负载类无需储能蓄电池的光伏逆变器只能离网工作，在没有电网条件下变频调速运行，不能并网运行，造成多余的光伏功率不能送到电网，造成光伏发电的浪费的问题。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种光伏逆变器的结构示意图。

图2是本发明实施例二提供的一种光伏逆变器的结构示意图。

图3是本发明实施例三提供的某一天中光伏逆变器工作状态与时间关系的示意图。

图4是本发明实施例三提供的一种光伏逆变器的控制方法的流程图。

图5是本发明实施例四提供的一种光伏逆变器的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种光伏逆变器的结构示意图。本实施例可适用于水泵扬水领域等交流异步电机负载类的光伏逆变器在无需储能蓄电池的情况下，支持离网和并网切换工作的情况，参考图1，该光伏逆变器100包括：

并网工频电路110，输入端用于输入光伏组件300输出的功率，输出端连接至光伏逆变器100的并网连接端150和负载连接端160；

离网变频电路120，输入端用于输入光伏组件300输出的功率，输出端连接至负载连接端160；

逆变器控制单元130，与离网变频电路120和并网工频电路110电连接，用于在并网运行模式下，控制并网工频电路110工作，并网工频电路110工作时以P/Q模式输出功率至并网连接端150连接的电网200；在孤岛运行模式下，控制离网变频电路120工作，离网变频电路120工作时以V/F模式输出功率至负载连接端160连接的负载400。

示例性的，逆变器控制单元130实时检测电网200的运行状态。在电网200正常时，逆变器控制单元130控制并网工频电路110工作，光伏逆变器100处于并网运行模式。并网工频电路110工作时，光伏组件300输出的直流电通过并网工频电路110的输入端输入光伏逆变器100，光伏逆变器100中的并网工频电路110将光伏组件300输出的直流电逆变为交流电，该交流电的频率和电压跟踪电网200的频率和电压，并网工频电路110以P/Q模式输出功率到与光伏逆变器100并网连接端150的电网200和负载400。可选的，并网工频电路110工作时，优先输出功率至负载400，当负载400不需功率驱动时，逆变器控制单元130控制并网工频电路110输出功率至电网200；或者逆变器输出功率大于负载400所需功率时，逆变器输出功率优先满足负载400所需功率，并将逆变器剩余输出功率输出至电网200。

在电网200异常时，逆变器控制单元130控制并网工频电路110停止工作，而控制离网变频电路120开始工作，光伏逆变器100处于离网运行模式。离网变频电路120工作时，光伏组件300输出的直流电通过离网变频电路120的输入端输入光伏逆变器100，光伏逆变器100中的离网变频电路120将光伏组件300输出的直流电逆变为交流电以供负载400使用。离网变频电路120工作时，逆变器作为以V/F模式输出功率至与逆变器负载连接端160连接的负载400，逆变器控制单元130可以根据当前的光伏功率进行变频控制，光伏功率小于水泵功率也可以实时的改变逆变器的输出频率和电压，使得水泵可以调速运行，逆变器仍然可以工作，光伏功率依然可以利用。可选的，逆变器控制单元130可以是单片机。

继续参考图1，上述光伏逆变器100包括至少一个MPPT电路140；MPPT电路140的输入端与光伏组件300阵列的至少一条支路的输出端连接，MPPT电路140的输出端与并网工频电路110输入端和离网变频电路120的输入端连接。

可选的，在光伏组件300和MPPT电路140之间连接有第三开关500，用于控制光伏组件与MPPT电路之间的通断。由于光伏组件300的发电量收到光强以及环境等外界因素的影响，其输出功率是变化的，在光伏组件300与并网工频电路110的输入端、以及在光伏组件300与离网变频电路120的输入端之间加入MPPT电路140，能够使得光伏组件300的输出功率在最大功率点。

本发明实施例提供了一种光伏逆变器及其控制方法和光伏逆变器***，该光伏逆变器包括并网工频电路、离网变频电路和逆变器控制单元，在并网模式下通过逆变器控制单元控制并网工频电路工作并以P/Q模式输出功率至与并网连接端连接的电网；在孤岛模式下，通过逆变器控制单元控制离网变频电路工作并以V/F模式输出功率至负载连接端连接的负载。使得电网正常时，光伏逆变器并网运行并可以根据光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流输出功率和水泵额定功率向电网送电或者取电，输出电压和频率跟踪电网电压和频率值；电网异常时，光伏逆变器可以离网与负载形成离网孤岛运行，通过光伏组件发电为负载供电。本发明实施例提供的光伏逆变器，实现了适用于水泵扬水领域等交流异步电机负载类的光伏逆变器在无需储能蓄电池的情况下，既可以并网工作，又可以离网工作，使得当负载工作完成，例如抽水结束时，光伏组件输出的功率能够送到电网，充分利用了使得光伏组件输出功率。并且使得负载在任何光照条件下都可以得到电力供应。解决了现有技术中交流异步电机负载类无需储能蓄电池的光伏逆变器只能离网工作，不能并网运行，造成多余的光伏功率不能送到电网，造成光伏发电的浪费的问题。

在上述实施例的基础上，该光伏逆变器100还包括逆变器自用交直流双路供电电源(图中未示出)，以下简称逆变器自用电源。该逆变器自用电源分别与光伏组件300的输出端和光伏逆变器100的并网连接端150电连接，用于为逆变器自身提供供电电源。可选的，在光伏组件300发电时，逆变器自用电源从光伏组件300输出端取直流电以供逆变器自身使用；当光伏组件300不发电(例如天黑时)，逆变器自用电源从电网200取交流电以供逆变器自身使用。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的一种光伏逆变器的结构示意图，本实施例在上述实施例一的基础上，提供了一种可选的光伏逆变器的结构示意图。

参考图2，可选的，离网变频电路120包括：

离网变频逆变模块121；

第一直流高压继电器122，连接于MPPT电路140的输出端与离网变频逆变模块121的电源输入端之间；

第一开关123，连接于离网变频逆变模块121的输出端和光伏逆变器100的负载连接端160之间；

逆变器控制单元130用于通过控制第一直流高压继电器122和第一开关123导通而控制离网变频电路120导通工作，通过控制第一直流高压继电器122或第一开关123关断而控制离网变频电路120关断。

其中，离网变频逆变模块121可以接收逆变器控制单元130根据当前的光伏功率发出的控制指令，对光伏组件300发出并经过MPPT升压后的直流电进行变频逆变处理，光伏功率小于水泵额定功率时可以根据逆变器控制单元130的指令实时的改变逆变器的输出频率和电压，使得水泵可以调速运行。

可选的，第一开关123可以是晶闸管无触点开关，可以保证在收到关断指令后快速关断，精度高。

示例性的，当电网200异常时逆变器控制单元130控制离网变频电路120工作，首先逆变器控制单元130控制第一直流高压继电器122和第一开关123关断，在确定二者已被关断后，控制第一直流高压继电器122和第一开关123闭合并控制二者保持闭合状态，使得离网变频电路120导通，逆变器工作在离网运行模式下；当电网200恢复正常以后逆变器控制单元130控制离网变频电路120控制第一直流高压继电器122和第一开关123两者中的至少一者关断进而控制离网变频电路120关断。

可选的，并网工频电路110包括：

并网变频逆变模块111；

第二直流高压继电器112，连接于MPPT电路140的输出端与并网变频逆变模块111的电源输入端之间；

第一交流继电器114，连接于并网变频逆变模块111的输出端与并网连接端150之间；

第二开关113，连接于第一交流继电器114与光伏逆变器100的负载连接端160之间；

逆变器控制单元130用于通过控制第二直流高压继电器112和第二开关113导通而控制并网工频电路110导通工作，通过控制第二直流高压继电器112或第二开关113关断而控制并网工频电路110关断。

其中，并网变频逆变模块111可以接收逆变器控制单元130对光伏组件300发出的经过MPPT升压后的直流电进行变频逆变处理，经过并网变频逆变模块111变频后的电压和频率始终跟踪电网200电压和频率。

进一步的，第一交流继电器114设置于并网变频逆变模块111的输出端与并网连接端150之间，用于控制并网变频逆变模块111与电网200之间的通断。

可选的，第二开关113可以是晶闸管无触点开关，可以保证在收到关断指令后快速关断，精度高。

示例性的，当电网200正常时，逆变器控制单元130控制并网工频电路110工作，首先逆变器控制单元130控制第二直流继电器112、第二开关113和第一交流继电器114关断，在确定三者已被关断后，控制第二直流高压继电器112、第二开关113和第一交流继电器114闭合并控制三者保持闭合状态，使得并网工频电路110导通，逆变器工作在并网运行模式下；若电网200发生异常，逆变器控制单元130控制并网工频电路110控制第二直流高压继电器112、第二开关113和非议交流继电器三者中的至少一者关断进而控制并网工频电路110关断。

进一步的，第一直流高压继电器122与第二直流高压继电器112电气互锁，第一开关123与第二开关113机械互锁，以此使得并网工频电路110和离网变频电路120无法同时导通。

可选的，该光伏逆变器100还包括：

第一断路器Q1，连接于第一开关123和第二开关113的公共端与负载连接端160之间；

第二断路器Q2，连接于第一交流继电器114和第二开关113的公共端和电网200之间；

第三断路器Q3，连接于并网连接端150与负载连接端160之间。

其中，第一断路器Q1用于控制离网变频电路120和并网工频电路110与负载400之间的通断；第二断路器Q2用于控制电网200与并网变频逆变模块111之间的通断；第三断路器Q3用于控制电网200与负载400之间的通断。其中，第一断路器Q1与第三断路器Q3机械互锁。

第一断路器Q1、第二断路器Q2和第三断路器Q3可以是交流断路器。可选的，第一断路器Q1和第二断路器Q2正常情况下闭合，第三断路器Q3在正常情况下断开。特殊情况下(例如需要对逆变器进行检修)，可以人为断开第一断路器Q1和第二断路器Q2，闭合第三断路器Q3。此时，交流电网200为负载400提供电力供应。

可选的，逆变器控制单元130还用于实时检测光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率，若并网工频电路110导通且光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率小于负载400额定功率，光伏逆变器100向电网200取电，取电功率为负载400额定功率与光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率的差值；若并网工频电路110导通且光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率大于负载400额定功率，光伏逆变器100向电网200送电，且送电功率为光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率与负载400额定功率的差值。

例如，对于光伏扬水逆变器，当逆变器工作在并网模式下，光照不足时，光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率较小，可能小于水泵额定功率，甚至可能小于水泵最低运行最低频率对应的功率。此时，只靠光伏发电无法使水泵启动。这种情况下，光伏逆变器100可以向电网200取电，取电功率的大小等于负载400额定功率与光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率的差值，以使得水泵能够始终工作在额定功率下。当光照充足时，光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率较大，可能大于水泵的额定功率，此时，若只将光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率输出到水泵，会造成光伏组件300输出功率的浪费。这种情况下，光伏逆变器100可以向电网200送电，送电功率的大小等于光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率与水泵额定功率的差值，以使得水泵能够始终工作在额定功率下，并且多余的光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率可以送到电网200。

可选的，逆变器控制单元130用于实时接收负载400状态信号，当接收到负载400不需供电的信号后，控制并网逆变电路的输出端与并网连接端150之间导通，并网逆变电路的输出端与负载连接端160之间断开，并控制并网工频电路110导通且送电功率等于光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率。

示例性的，当负载400工作完毕后(例如对于光伏扬水逆变器，蓄水池抽满后)，负载400处的传感器可以向逆变器控制单元130发送不需供电的信号，逆变器控制单元130接收到该信号后，控制并网逆变电路不再与负载400导通，例如控制第二开关113断开；控制并网逆变电路输出端与并网连接端150保持导通状态，使光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率全部上网，即此时送电功率等于光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率。

可选的，逆变器控制单元130还用于：

若检测到光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流的功率小于负载400额定功率的a％，或者检测到光伏功率大于负载400额定功率的b％，控制并网工频电路110导通工作以及控制离网变频电路120关断；

若检测到光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流的功率大于或等于负载400额定功率的c％且小于或等于负载400额定功率的d％，控制离网变频电路120导通工作以及控制并网工频电路110关断；其中，a＜c＜d＜b。

其中，a、b、c、d的大小可以根据负载400的具体情况而定。可选的，负载400额定功率的a％对应负载400最低频率的运行功率，即负载400的启动功率，例如a＝30。则当光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率小于负载400额定功率的30％时，控制并网工频电路110导通工作以及控制离网变频电路120关断。具体的，逆变器控制单元130首先控制第一直流高压继电器122、第二直流高压继电器112，第一开关123、第二开关113，第一交流继电器114断开，然后控制第二直流高压继电器112、第二开关113、第一交流继电器114闭合进而控制并网工频电路110导通，使得光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率小于负载400的启动功率时，可以从电网200取电，以驱动负载400以额定功率运行。

可选的，负载400额定功率的b％可以为与负载400额定功率大小相差不大的功率值，例如b＝95。则当光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率大于负载400额定功率的95％时，控制并网工频电路110导通工作以及控制离网变频电路120关断。因为，当光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率大于负载400额定功率的95％时，光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率很有可能在短时间内超过负载400额定功率，故此时控制并网工频电路110导通工作可以使得当光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率大于负载400额定功率时，多余的光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流的功率送到电网200，充分利用光伏组件300输出的功率。具体的，逆变器控制单元130首先控制第一直流高压继电器122、第二直流高压继电器112，第一开关123、第二开关113，第一交流继电器114断开，然后控制第二直流高压继电器112、第二开关113、第一交流继电器114闭合进而控制并网工频电路110导通，使得光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率大于负载400额定功率的b％时，驱动负载400以额定功率运行，并将多余的电量送到电网200。

可选的，c的取值大小可以与a的取值大小相差不大，例如a＝30时，c＝35。d的取值大小可以与b的取值大小相差不大，例如b＝95时，d＝90。则当光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率大于或等于负载400额定功率的35％且小于或等于负载400额定功率的90％时，控制离网变频电路120导通工作以及控制并网工频电路110关断。因为当光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率在负载400额定功率的大于或等于c％时，光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率能够保证负载400可以启动运行，故可以使负载400根据光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率的大小调速运行；并且，在光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流的功率小于或等于d％时，光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率短时间内不会超过负载400额定功率，短时间内不并网运行也不会造成光伏组件300输出功率的浪费。具体的，逆变器控制单元130先控制第一直流高压继电器122、第二直流高压继电器112，第一开关123、第二开关113，第一交流继电器114断开，然后控制第一直流高压继电器122、第一开关123闭合进而控制离网变频电路120导通，使得光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率大于或等于负载400额定功率的c％且小于或等于负载400额定功率的d％时，可以根据逆变器控制单元130根据光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率的大小实时改变逆变器的输出频率和电压，使得水泵可以变频调速运行。

可选的，逆变器控制单元130还用于：

若检测到光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率大于或等于负载400额定功率的a％且小于负载400额定功率的c％，或者光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率大于负载400额定功率的d％且小于或等于负载400额定功率的b％，控制并网工频电路110和离网变频电路120保持前一时刻状态。

图3是本发明实施例三提供的某一天中光伏逆变器100工作状态与时间关系的示意图。其中，横轴表示时间，纵轴表示功率，101为逆变器输入光伏功率曲线，102为逆变器输出到负载的功率曲线，103为吸收与发送到市电的功率曲线。假设a＝30，b＝95，c＝35，d＝90时，早上到中午，光照强度不断增强，光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率不断增大，光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率很低时，光伏逆变器100并网运行。在某一时刻，光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流的功率达到负载400额定功率的30％，并在此后的一段时间光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率大于或等于负载400额定功率的30％且小于负载400额定功率的35％，则在此时段内，光伏逆变器100始终与前一时刻保持相同状态，即并网运行，光伏逆变器100从电网200吸收功率以使负载400以额定功率运行。随着越来越接近中午，光照强度不断增强，光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率继续增大，在图3中的点1对应的时刻7点55分光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率达到负载400额定功率的35％，逆变器控制单元130控制并网工频电路110关断，离网变频电路120导通。随着光照增强，在某一时刻，光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率达到负载400额定功率的90％，并在此后的一段时间且光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率大于或等于负载400额定功率的90％且小于或等于负载400额定功率的95％，则在此时段内控制并网工频电路110和离网变频电路120保持前一时刻状态，即离网运行。随着光照的继续增强，在图3中的点2对应的时刻10点18分光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率达到负载400额定功率的95％，逆变器控制单元130控制离网变频电路120关断，并网工频电路110导通工作。当光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率大于负载400额定功率时，多余的输出功率送到电网200。

同理，由中午到天黑，光照强度不断减弱，光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率不断减小，在图3中的点3对应的时刻14点10分光伏组件300输出功率为负载400额定功率的90％，逆变器控制单元130控制并网工频电路110关断，离网变频电路120导通工作；在图3中的点4对应的时刻16点55分光伏组件300的输出经DC/AC转换后的交流功率为负载400额定功率的30％，逆变器控制单元130控制离网变频电路120关断，并网工频电路110导通工作，光伏逆变器100从电网200吸收功率以使负载400以额定功率运行。

通过以上控制方式，可以防止由于天气波动造成的***频繁的切换工作状态，进而增加逆变器使用寿命。

本实施例提供的光伏逆变器，通过将离网变频电路进一步优化为离网变频逆变模块、第一直流高压继电器和第一开关，将并网工频电路进一步优化为并网变频逆变模块、第二直流高压继电器、第一直流高压继电器和第二开关，以及光伏逆变器进一步包括第一断路器、第二断路器和第三断路器。逆变器控制单元通过实时检测光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流的功率并与负载额定功率比较，进而确定逆变器中并网工频电路和离网变频电路的工作状态。可以使得光照不足时，逆变器从电网取电驱动负载以额定功率运行；光照太强或负载不需供电时，逆变器将多余电量送到电网；在光照强度适中时，逆变器根据光伏组件输出的功率进行变频，使负载变频调速工作。现有技术中交流异步电机负载类无需储能蓄电池的光伏逆变器只能离网工作，不能并网运行，造成多余的光伏功率不能送到电网，造成光伏发电的浪费的问题。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的一种光伏逆变器的控制方法的流程图，本实施例可适用于水泵扬水领域等交流异步电机负载类的光伏逆变器在无需储能蓄电池的情况下，支持离网和并网切换工作的情况。该控制方法可以由上述任意实施例提供的光伏逆变器来执行。上述光伏逆变器包括并网工频电路，输入端用于输入光伏组件输出的功率，输出端连接至光伏逆变器的并网连接端和负载连接端；离网变频电路，输入端用于输入光伏组件输出的功率，输出端连接至负载连接端；逆变器控制单元，与离网变频电路和并网工频电路电连接。该控制方法包括：

步骤S110、在并网运行模式下，逆变器控制单元控制并网工频电路工作，并网工频电路工作时以P/Q模式输出功率至并网连接端连接的电网；

步骤S120、在孤岛运行模式下，逆变器控制单元控制离网变频电路工作，离网变频电路工作时以V/F模式输出功率至负载连接端连接的负载。

本发明实施例提供的光伏逆变器的控制方法，光伏逆变器包括并网工频电路、离网变频电路和逆变器控制单元，在并网模式下逆变器控制单元控制并网工频电路工作并以P/Q模式输出功率至与并网连接端连接的电网；在孤岛模式下，逆变器控制单元控制离网变频电路工作并以V/F模式输出功率至负载连接端连接的负载。使得电网正常时，光伏逆变器并网运行并可以根据光伏组件输出功率和水泵额定功率向电网送电或者取电，输出电压和频率跟踪电网电压和频率值；电网异常时，光伏逆变器可以离网与负载形成离网孤岛运行，通过光伏组件发电为负载供电。本发明实施例提供的光伏逆变器的控制方法，实现了适用于水泵扬水领域等交流异步电机负载类的光伏逆变器在无需储能蓄电池的情况下，既可以并网工作，又可以离网工作，使得当负载工作完成后，例如抽水结束后，光伏组件输出的功率能够送到电网，充分利用了使得光伏组件输出功率。并且使得负载在任何光照条件下都可以得到电力供应。解决了现有技术中交流异步电机负载类无需储能蓄电池的光伏逆变器只能离网工作，不能并网运行，造成多余的光伏功率不能送到电网，造成光伏发电的浪费的问题。

实施例四

图5是本发明实施例四提供的一种光伏逆变器的控制方法的流程图，本实施例在上述实施例三的基础上，进一步提供了一种可选的光伏逆变器的控制方法。该控制方法包括：

步骤S200、检测是否接收到负载需要电力供应的信号。

步骤S211、若接收到负载需要电力供应的信号，检测电网是否正常。

步骤S212、若未接收到负载需要电力供应的信号，逆变器控制单元控制并网工频电路导通工作且控制并网工频电路与负载断开，控制离网变频电路关断，且光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率全部送到电网，然后返回步骤S200。

步骤S221、若接收到负载需要电力供应的信号，且检测电网正常，逆变器控制单元控制并网工频电路导通工作，控制离网变频电路关断。

步骤S222、若接收到负载需要电力供应的信号，且检测电网异常，逆变器控制单元控制离网变频电路导通工作，控制并网工频电路关断，并返回步骤S200。

步骤S230、实时检测光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率，判断检测到光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率是否小于负载额定功率的a％。

步骤S241、若检测到光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率小于负载额定功率的a％，返回步骤S200。

步骤S242、若检测到光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率大于或等于负载额定功率的a％，判断检测到光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率是否大于负载额定功率的b％。

步骤S251、若检测到光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率大于负载额定功率的b％，返回步骤S200。

步骤S252、若检测到光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率小于或等于负载额定功率的b％，判断光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率是否大于等于负载额定功率的c％且小于或等于负载额定功率的d％。

步骤S261、若光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率大于或等于负载额定功率的c％且小于或等于负载额定功率的d％，控制离网变频电路导通工作以及控制并网工频电路关断。

步骤S262、若光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率小于负载额定功率的c％或者大于负载额定功率的d％，控制逆变器保持上一状态不变。

步骤S270、在逆变器离网运行模式下，继续检测是否接收到负载需要电力供应的信号。

步骤S281、若在逆变器离网运行模式下，接收到负载需要电力供应的信号，返回步骤S230。

步骤S282、若在逆变器离网运行模式下，未接收到负载需要电力供应的信号，逆变器控制单元控制并网工频电路导通工作且控制并网工频电路与负载断开，控制离网变频电路关断，且光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率全部送到电网，然后返回步骤S200。

本实施例提供的光伏逆变器的控制方法，逆变器控制单元通过实时检测光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流的功率并与负载额定功率比较，进而确定逆变器中并网工频电路和离网变频电路的工作状态。可以使得光照不足时，逆变器从电网取电驱动负载以额定功率运行；光照太强或负载不需供电时，逆变器将多余电量送到电网；在光照强度适中时，逆变器根据光伏组件输出的功率进行变频，使负载变频调速工作。现有技术中交流异步电机负载类无需储能蓄电池的光伏逆变器只能离网工作，不能并网运行，造成多余的光伏功率不能送到电网，造成光伏发电的浪费的问题。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (4)

1.一种光伏逆变器，其特征在于，包括：

并网工频电路，输入端用于输入光伏组件输出的功率，输出端连接至所述光伏逆变器的并网连接端和负载连接端，所述并网工频电路包括：

并网变频逆变模块，接收逆变器控制单元对光伏组件发出的经过MPPT升压后的直流电进行变频逆变处理，经过并网变频逆变模块变频后的电压和频率始终跟踪电网电压和频率；

第二直流高压继电器，连接于MPPT电路的输出端与所述并网变频逆变模块的电源输入端之间；

第一交流继电器，连接于所述并网变频逆变模块的输出端与所述并网连接端之间；

第二开关，连接于所述第一交流继电器与所述光伏逆变器的负载连接端之间；

所述逆变器控制单元用于通过控制所述第二直流高压继电器和第二开关导通而控制所述并网工频电路导通工作，通过控制所述第二直流高压继电器或第二开关关断而控制所述并网工频电路关断；

离网变频电路，输入端用于输入光伏组件输出的功率，输出端连接至所述负载连接端，所述离网变频电路包括：

离网变频逆变模块；

第一直流高压继电器，连接于所述MPPT电路的输出端与所述离网变频逆变模块的电源输入端之间；

第一开关，连接于所述离网变频逆变模块的输出端和所述光伏逆变器的负载连接端之间；

所述逆变器控制单元用于通过控制所述第一直流高压继电器和第一开关导通而控制所述离网变频电路导通工作，通过控制所述第一直流高压继电器或第一开关导通而控制所述离网变频电路关断；

逆变器控制单元，与所述离网变频电路和所述并网工频电路电连接，用于在并网运行模式下，控制所述并网工频电路工作，所述并网工频电路工作时以P/Q模式输出功率至所述并网连接端连接的电网；在孤岛运行模式下，控制所述离网变频电路工作，所述离网变频电路工作时以V/F模式输出功率至负载连接端连接的负载；

所述逆变器控制单元还用于实时检测光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率，若所述并网工频电路导通且所述光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率小于负载额定功率，所述光伏逆变器向电网取电，取电功率为所述负载额定功率与所述光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率的差值；若所述并网工频电路导通且所述光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率大于所述负载额定功率，所述光伏逆变器向电网送电，且送电功率为所述光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率与所述负载额定功率的差值；

实时接收负载状态信号，当接收到负载不需供电的信号后，控制所述并网工频电路的输出端与所述并网连接端之间导通，所述并网工频电路的输出端与负载连接端之间断开，并控制所述并网工频电路导通且所述送电功率等于所述光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率；

若检测到所述光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率小于负载额定功率的a％，或者检测到所述光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流大于所述负载额定功率的b％，控制所述并网工频电路导通工作以及控制所述离网变频电路关断；

若检测到所述光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率大于或等于所述负载额定功率的c％且小于或等于所述负载额定功率的d％，控制所述离网变频电路导通工作以及控制所述并网工频电路关断；其中，a＜c＜d＜b；

若检测到所述光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率大于或等于所述负载额定功率的a％且小于所述负载额定功率的c％，或者所述光伏组件的输出经DC/AC转换的交流功率大于所述负载额定功率的d％且小于或等于所述负载额定功率的b％，控制所述并网工频电路和所述离网变频电路保持前一时刻状态；

所述光伏逆变器包括至少一个MPPT电路，所述MPPT电路的输入端与光伏组件阵列的至少一条支路的输出端连接，所述MPPT电路的输出端与所述并网工频电路输入端和所述离网变频电路的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的光伏逆变器，其特征在于，还包括：

第一断路器，连接于所述第一开关和所述第二开关的公共端与所述负载连接端之间；

第二断路器，连接于所述第一交流继电器和所述第二开关的公共端和所述电网之间；

第三断路器，连接于所述并网连接端与所述负载连接端之间。

3.一种光伏逆变器的控制方法，其特征在于，所述光伏逆变器包括并网工频电路，输入端用于输入光伏组件输出的功率，输出端连接至所述光伏逆变器的并网连接端和负载连接端；离网变频电路，输入端用于输入光伏组件输出的功率，输出端连接至所述负载连接端；逆变器控制单元，与所述离网变频电路和所述并网工频电路电连接，所述控制方法包括：

在并网运行模式下，所述逆变器控制单元控制所述并网工频电路工作，所述并网工频电路工作时以P/Q模式输出功率至所述并网连接端连接的电网；在孤岛运行模式下，所述逆变器控制单元控制所述离网变频电路工作，所述离网变频电路工作时以V/F模式输出功率至负载连接端连接的负载；

实时检测光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率，若检测到所述光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率小于负载额定功率的a％，或者检测到所述光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率大于所述负载额定功率的b％，所述逆变器控制单元控制所述并网工频电路导通工作以及控制所述离网变频电路关断；

若检测到所述光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流的功率大于或等于所述负载额定功率的c％且小于或等于所述负载额定功率的d％，所述逆变器控制单元控制所述离网变频电路导通工作以及控制所述并网工频电路关断；其中，a＜c＜d＜b；

若检测到所述光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率大于或等于所述负载额定功率的a％且小于所述负载额定功率的c％，或者所述光伏组件的输出经DC/AC转换后的交流功率大于所述负载额定功率的d％且小于或等于所述负载额定功率的b％，所述逆变器控制单元控制所述并网工频电路和所述离网变频电路保持前一时刻状态。

4.一种光伏逆变器***，其特征在于，包括：权利要求1-2任一项所述的光伏逆变器。