带有光伏逆变器的光伏发电系统以及逆变器的启动方法技术方案

本发明专利技术涉及带有光伏逆变器的光伏发电系统以及逆变器的启动方法。相互串联的多级电压转换器各自的输出电压叠加获得直流母线电压，由光伏逆变器将直流母线电压逆变成交流电。在直流母线电压低于启动电压阈值时逆变器停止工作，逆变器停止工作之后再次启动的方法包括：直流母线电压达到启动电压阈值之前，至少一部分电压转换器同步或异步开启，被开启的电压转换器将接收的输入电压予以升压处理以及将自身产生的输出电压强制限定在预设的摆动区间持续振荡，被开启的电压转换器的输出电压以同步或异步叠加的方式而逼近并超过启动电压阈值，从而启动逆变器以完成启动程序。

Photovoltaic Power Generation System with Photovoltaic Inverter and Start-up Method of Inverter

The invention relates to a photovoltaic power generation system with a photovoltaic inverter and a starting method of the inverter. The output voltages of the multi-stage voltage converters in series are superimposed to obtain the DC bus voltage, and the DC bus voltage is inverted to AC by the photovoltaic inverters. When the DC bus voltage is lower than the threshold value of starting voltage, the inverter stops working. After the inverter stops working, the methods of restarting include: before the DC bus voltage reaches the threshold value of starting voltage, at least part of the voltage converter is turned on synchronously or asynchronously, the switched on voltage converter will boost the received input voltage and force the output voltage limit generated by itself. It is scheduled to oscillate continuously in the preset swing interval. The output voltage of the switched voltage converter approximates and exceeds the threshold of the starting voltage by synchronous or asynchronous superposition, thus starting the inverter to complete the start-up procedure.

【技术实现步骤摘要】
带有光伏逆变器的光伏发电系统以及逆变器的启动方法
本专利技术主要涉及到太阳能的发电领域，更确切的说，是涉及到在含有光伏组件和光伏逆变器的发电系统中提出了逆变器自适应启动或停止工作的方案，保障在系统面临白昼与黑夜更替的自然现象下光伏逆变器能够适应性的自行启动或关闭。
技术介绍
功率优化器在本地平衡输出参数和输出参数，光伏组件不必再要求光伏逆变器集中式来执行效益优化，关于功率优化器如何平衡输入和输出：主要是寻找光伏组件的输出电压和输出电流计算得到的最大功率点，功率优化器同时还将自身的输出电压和输出电流设置成与光伏组件的输出电压和输出电流没有直接的关系，因为电池组串中被串联的功率优化器的输出电流基本一致而相互掣肘。考虑到光伏组件的不匹配问题，主要是电池输出的电压和电流两者造成的，电池被遮挡或电池表面累计尘埃、云层遮挡、程度不同的老化和温度及光照强度的急剧变化等，都是不匹配的诱引，不匹配问题毫无疑虑的导致光伏组件产生不平衡的功率损失。光伏电池输出特性相关的最大功率点取决于最优的输出电流乘以最优的输出电压，在外部环境条件的状态下，光伏电池具有唯一的最大功率点。关于最大功率点的追踪方案，存在着较多的讨论：中国专利申请201110097292.1披露的光伏功率优化器包含多路串联并行的电池组件，组件连接带优化功能的效率优化器，每个电池组件模块的输出在功率优化器模块的输入点接入，基本目的是利用效率优化器优化每块光伏电池板的效能，即便是电池组串中的随机的某几块电池板出现失配问题时，其他的电池仍然能够输出最大功率，以追求能够补偿因失配问题而产生的发电量损失的效果。光伏组件如果不通过优化器而直接串联成电池组串并向母线电压供电，只要阳光辐射到电池板上就能经由光伏效应产生电压源，在光伏组件数量比较充裕的情况下光伏逆变器很快就能够被启动。更现实的情况是：为了应对电站的功率损失而主动引入的功率优化器并不会类似于光伏组件那样很快就能被启动，首先它需要确认光伏组件足以提供符合要求的工作功率之后才会启动；再者考虑到电池组串中不同光伏组件的光照强度也不尽不相同所以必然需要赋予功率优化器相对合理的输出电压配额，这都给采用功率优化器的应用场合带来了如何调节母线电压而启动逆变器的困惑。本申请主张在含有光伏组件和光伏逆变器的发电系统中要求逆变器能够适应环境自动启动或停止，保障发电系统在面临白昼与黑夜交替的自然现象下光伏逆变器依然能够适应性的启动或关闭。
技术实现思路
在本申请的一个可选的实施例中，本申请披露了一种光伏发电系统中自启式逆变器的启动方法，其主要在于：相互串联的多级电压转换器各自的输出电压叠加获得直流母线电压；任意一个电压转换器均从与之对应的一个光伏组件吸取功率；由逆变器收集多级电压转换器的输出功率和将直流母线电压逆变成交流电；在直流母线电压低于启动电压阈值时逆变器停止工作；逆变器停止工作之后再次启动的方法包括：直流母线电压达到启动电压阈值之前，至少一部分电压转换器同步或异步开启；控制被开启的电压转换器将接收的输入电压予以升压处理以及将自身产生的输出电压强制限定在一个预设的摆动区间持续振荡；引导被开启的电压转换器的输出电压以同步或者异步叠加的方式而逐步逼近并超过启动电压阈值，从而启动逆变器以完成启动程序。上述的方法，其中：逆变器停止工作和再次启动的应用场景包括昼夜交替。上述的方法，其中：任意一个电压转换器开启的条件包括侦测到与之对应的光伏组件输出的对外功率不低于预设的开启功率。上述的方法，其中：在逆变器完成启动程序之后，每一个电压转换器均用于将与之对应的一个光伏组件的输出电压和输出电流设置在最大功率点处，但是在逆变器完成所谓的启动程序之前，每一个开启的电压转换器先以摆动区间的上限值作为目标电压而执行升压步骤并随后进入振荡状态。上述的方法，其中：进入振荡状态的电压转换器监测电压转换器的输出电压：在输出电压超过摆动区间的上限值时电压转换器停止工作以避免再抬高输出电压；在输出电压低于摆动区间的下限值时电压转换器重新启动以避免输出电压再跌落。上述的方法，其中：电压转换器配置的处理器通过电压传感器监测输出电压；电压转换器开启后触发处理器以上限值作为目标电压而输出脉冲宽度调制信号控制电压转换器对输入电压予以升压处理直至输出电压上升到上限值；其后处理器关闭电压转换器直至输出电压下降到下限值并再度触发处理器重新控制电压转换器执行升压处理，以此循环来实现输出电压的持续振荡。上述的方法，其中：电压转换器配置的处理器设有外部第一和第二比较器；第一比较器的正相端和第二比较器的反相端接收输出电压的采样值；第一比较器的反相端输入与上限值成预定比例关系的第一参考电压；第二比较器的正相端输入与下限值成预定比例关系的第二参考电压；处理器响应于第二比较器的高电平比较结果而输出脉冲宽度调制信号控制电压转换器对输入电压予以升压处理至输出电压上升到上限值；处理器响应于第一比较器的高电平比较结果而关闭电压转换器，以此循环来实现输出电压的持续振荡。上述的方法，其中：电压转换器配置的处理器设有外部的迟滞比较器；所谓的迟滞比较器的一对输入端口分别接收输出电压的采样值和基准参考电压，迟滞比较器的上门限电压和下门限电压分别设置成与输出电压的上限值和下限值成预定比例关系；处理器响应于迟滞比较器在采样值低于下门限电压时输出的第一逻辑结果而输出脉冲宽度调制信号控制电压转换器对输入电压予以升压处理直至输出电压上升到上限值；处理器响应于迟滞比较器在采样值超过上门限电压时输出的第二逻辑结果而关闭电压转换器，以此循环来实现输出电压的持续振荡。上述的方法，其中：电压转换器的处理器通过电流传感器监测直流母线电流；在逆变器完成启动程序产生直流母线电流后，处理器控制电压转换器退出振荡状态；每一个退出振荡状态的电压转换器受控于处理器的最大功率追踪功能而被用于将与之对应的一个光伏组件的输出电压和输出电流设置在最大功率点处。上述的方法，其中：被开启的电压转换器在对输入电压执行升压处理的初期，压转换器配置的处理器指示一个电压电流转换器开始对一个第一电容充电，与第一电容上逐步倾斜升高的充电电压成预设比例关系的电压值被用作电压转换器执行升压处理的动态目标电压；第一电容的充电电压还输入到第三比较器的正相端并与反相端的第三参考电压进行比较，在充电电压超过第三参考电压时由第三比较器输出的高电平比较结果通知处理器将电压转换器执行升压处理的目标电压切换成摆动区间的上限值，以进入振荡状态。上述的方法，其中：由多级电压转换器串联成一个支路，直流母线之间并联连接有多个支路，在直流母线电压达到启动电压阈值之前：任意一个支路中的多个电压转换器各自的输出电压在振荡区间持续振荡，补偿该任意一个支路流向其他的支路的电量损失。在本申请的另一个可选的实施例中，本申请主要是披露了一种带有光伏逆变器的光伏发电系统，其主要是包括：相互串联的多级电压转换器各自的输出电压叠加获得直流母线电压；任意一个电压转换器均从与之对应的一个光伏组件吸取功率；由逆变器吸取多级电压转换器的输出功率和将直流母线电压逆变成交流电；逆变器停止工作及启动的模式设定为：逆变器监控直流母线电压并在直流母线电压低于启动电压阈值时停止工作以及在直流母线电压不低于启动电压阈值时启动；多级电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏逆变器的启动方法，其特征在于，其中：相互串联的多级电压转换器各自的输出电压叠加获得直流母线电压；任意一个电压转换器均从与之对应的一个光伏组件吸取功率；由逆变器收集多级电压转换器的输出功率和将直流母线电压逆变成交流电；在直流母线电压低于启动电压阈值时逆变器停止工作；逆变器停止工作之后再次启动的方法包括：直流母线电压达到启动电压阈值之前，至少一部分电压转换器同步或异步开启；控制被开启的电压转换器将接收的输入电压予以升压处理以及将自身产生的输出电压强制限定在一个预设的摆动区间持续振荡；引导被开启的电压转换器的输出电压以同步或者异步叠加的方式而逐步逼近并超过启动电压阈值，从而启动逆变器以完成启动程序。

【技术特征摘要】
1.一种光伏逆变器的启动方法，其特征在于，其中：相互串联的多级电压转换器各自的输出电压叠加获得直流母线电压；任意一个电压转换器均从与之对应的一个光伏组件吸取功率；由逆变器收集多级电压转换器的输出功率和将直流母线电压逆变成交流电；在直流母线电压低于启动电压阈值时逆变器停止工作；逆变器停止工作之后再次启动的方法包括：直流母线电压达到启动电压阈值之前，至少一部分电压转换器同步或异步开启；控制被开启的电压转换器将接收的输入电压予以升压处理以及将自身产生的输出电压强制限定在一个预设的摆动区间持续振荡；引导被开启的电压转换器的输出电压以同步或者异步叠加的方式而逐步逼近并超过启动电压阈值，从而启动逆变器以完成启动程序。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：逆变器停止工作和再次启动的应用场景包括昼夜交替。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：任意一个电压转换器开启的条件包括侦测到与之对应的光伏组件输出的对外功率不低于预设的开启功率。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：逆变器完成启动程序之后每一个电压转换器用于将与之对应的一个光伏组件的输出电压和输出电流设置在最大功率点处，但逆变器完成启动程序之前每一个开启的电压转换器先以摆动区间的上限值作为目标电压而执行升压步骤并随后进入振荡状态。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：进入振荡状态的电压转换器监测其输出电压：在输出电压超过摆动区间的上限值时电压转换器停止工作以避免再抬高输出电压；在输出电压低于摆动区间的下限值时电压转换器重新启动以避免输出电压再跌落。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：电压转换器配置的处理器通过电压传感器监测输出电压；电压转换器开启后触发处理器以上限值作为目标电压而输出脉冲宽度调制信号控制电压转换器对输入电压予以升压处理直至输出电压上升到上限值；其后处理器关闭电压转换器直至输出电压下降到下限值并再度触发处理器重新控制电压转换器执行升压处理，以此循环来实现输出电压的持续振荡。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：电压转换器配置的处理器设有外部的第一和第二比较器；第一比较器的正相端和第二比较器的反相端接收输出电压的采样值；在第一比较器的反相端输入与上限值成预定比例关系的第一参考电压；在第二比较器的正相端输入与下限值成预定比例关系的第二参考电压；处理器响应于第二比较器的高电平比较结果而输出脉冲宽度调制信号控制电压转换器对输入电压予以升压处理直至输出电压上升到上限值；处理器响应于第一比较器的高电平比较结果而关闭电压转换器，以此循环来实现输出电压的持续振荡。8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：电压转换器配置的处理器设有外部的迟滞比较器；迟滞比较器的一对输入端口分别接收输出电压的采样值和基准参考电压，迟滞比较器的上门限电压和下门限电压分别设置成与输出电压的上限值和下限值成预定比例关系；处理器响应于迟滞比较器在采样值低于下门限电压时输出的第一逻辑结果而输出脉冲宽度调制信号控制电压转换器对输入电压予以升压处理直至输出电压上升到上限值；处理器响应于迟滞比较器在采样值超过上门限电压时输出的第二逻辑结果而关闭电压转换器，以此循环来实现输出电压的持续振荡。9.根据权利要求6-8当中任意一项所述的方法，其特征在于：电压转换器配置的处理器通过电流传感器监测直流母线电流；在逆变器完成启动程序产生直流母线电流后，处理器控制电压转换器退出振荡状态；每一个退出振荡状态的电压转换器受控于处理器的最大功率追踪功能而被用于将与之对应的一个光伏组件的输出电压和输出电流设置在最大功率点处。10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：被开启的电压转换器在对输入电压执行升压处理的初期阶段，电压转换器配置的处理器指示一个电压电流转换器开始对一个第一电容充电，与第一电容上逐步倾斜升高的充电电压成预设比例关系的电压值被用作电压转换器执行升压处理的动态目标电压；第一电容的充电电压还输入到第三比较器的正相端并与反相端的第三参考电压进行比较，在充电电压超过第三参考电压时由第三比较器输出的高电平比较结果通知处理器将电压转换器执行升压处理的目标电压切换成摆动区间的上限值，以进入振荡状态。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：由多级电压转换器串联成一个支路，直流母线之间并联连接有多个支路，在直流母线电压达到启动电压阈值之前：任意一个支路中的多个电压转换器各自的输出电压在振荡区间持续振荡，至少用于补偿该任意一个支路流向其他的支路的电量损失。12.一种带有光伏逆变器的光伏发电系统，其特征在于，其中：相互串联的多级电压转换器各自的输出电压叠加获得直流母线电压；任意一个电压转换器均从与之对应的一个光伏组件吸取功率；由逆变器吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永，胡晓磊，
申请(专利权)人：丰郅上海新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31