一种光伏并网发电系统及其直流母线电压控制方法和装置与流程

本发明涉及光伏发电技术领域，更具体地说，涉及一种光伏并网发电系统及其直流母线电压控制方法和装置。

背景技术：

图1给出了一种典型的光伏并网发电系统结构图，包括逆变器以及接在所述逆变器直流侧的一个或多个优化器组，所述多个优化器组输出并联，每一优化器组由多个配置有优化器的光伏组件串联而成，所述优化器用于优化其所配置的光伏组件的输出功率。

所述逆变器正常发电时采用双闭环控制，此时直流母线电压恒定；所述逆变器进入限功率运行后由双闭环控制切换为电流环控制，此时直流母线电压会迅速上升至同一优化器组中所有优化器输出电压限幅值之和(同一光伏发电系统中各优化器输出电压限幅值相等)。举例说明，假设所述逆变器正常发电时，直流母线电压恒定为1200v，每一优化器组中有20个优化器，每个优化器输出电压限幅值为70v，当要求逆变器输出功率限制到50％的额定功率时，直流母线电压将迅速上升至1400v(20个×70v)的较高电压。

但是，逆变器和优化器长期运行在较高的直流母线电压下容易发生损坏。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种光伏并网发电系统及其直流母线电压控制方法和装置，以避免逆变器和优化器长期运行在较高的直流母线电压下而发生损坏。

一种直流母线电压控制方法，应用于光伏并网发电系统，所述光伏并网发电系统包括逆变器以及接在所述逆变器直流侧的一个或多个优化器组，所述多个优化器组输出并联，每一优化器组由多个配置有优化器的光伏组件串联而成；所述直流母线电压控制方法包括：

获取直流母线电压值；

判断所述直流母线电压值是否超出第一预设值；

若所述直流母线电压值超出第一预设值，判断所述直流母线电压值超出第一预设值的持续时间是否达到第二预设值；

若所述持续时间达到第二预设值，减小各优化器组中所有优化器输出电压限幅值，使得直流母线电压减小至第三预设值。

可选的，所述减小各优化器组中所有优化器输出电压限幅值，使得直流母线电压减小至第三预设值之后，还包括：

判断所述逆变器是否恢复正常发电；

若是，恢复各优化器组中所有优化器输出电压限幅值。

其中，所述判断所述逆变器是否恢复正常发电，包括：判断所述逆变器是否接收到退出限功率运行的指令，若是，判定所述逆变器已恢复正常发电。

其中，所述判断所述逆变器是否恢复正常发电，包括：判断所述逆变器的输入功率是否低于所述逆变器的限功率值，若是，判定所述逆变器已恢复正常发电。

一种直流母线电压控制装置，应用于光伏并网发电系统，所述光伏并网发电系统包括逆变器以及接在所述逆变器直流侧的一个或多个优化器组，所述多个优化器组输出并联，每一优化器组由多个配置有优化器的光伏组件串联而成；所述直流母线电压控制装置包括：

输入接口，用于获取直流母线电压值；

处理器，用于判断所述直流母线电压值是否超出第一预设值；若所述直流母线电压值超出第一预设值，判断所述直流母线电压值超出第一预设值的持续时间是否达到第二预设值；若所述持续时间达到第二预设值，生成并输出用于减小各优化器组中所有优化器输出电压限幅值的控制指令，使得直流母线电压减小至第三预设值。

可选的，所述处理器还用于在所述逆变器恢复正常发电时，恢复各优化器组中所有优化器输出电压限幅值。

其中，所述处理器是通过判断所述逆变器是否接收到退出限功率运行的指令，来判断所述逆变器是否恢复正常发电。

其中，所述处理器是通过判断所述逆变器的输入功率是否低于所述逆变器的限功率值，来判断所述逆变器是否恢复正常发电。

一种光伏并网发电系统，包括逆变器以及接在所述逆变器直流侧的一个或多个优化器组，所述多个优化器组输出并联，每一优化器组由多个配置有优化器的光伏组件串联而成，所述光伏并网发电系统还包括如上述公开的任一种直流母线电压控制装置。

其中，所述直流母线电压控制装置集成在所述逆变器中。

从上述的技术方案可以看出，本发明在检测到逆变器长期工作在限功率模式时，减小各优化器组中所有优化器输出电压限幅值，那么同一优化器组中所有优化器输出电压限幅值之和，即直流母线电压也将随之较低，从而避免了逆变器和优化器长期运行在较高的直流母线电压下而发生损坏。

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光伏并网发电系统结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种直流母线电压控制方法流程图；

图3为本发明实施例公开的又一种直流母线电压控制方法流程图；

图4本本发明实施例公开的一种直流母线电压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。

参见图2，本发明实施例公开了一种直流母线电压控制方法，该方法应用于如图1所示光伏并网发电系统，以避免逆变器和优化器长期运行在较高的直流母线电压下而发生损坏，该方法包括：

步骤s01：获取直流母线电压值vdc_bus。

步骤s02：判断vdc_bus是否超出第一预设值vth1；若vdc_bus>vth1，说明逆变器由正常发电改为了限功率运行，此时进入步骤s03；否则，返回步骤s01。

具体的，假设图1所示光伏并网发电系统中的逆变器正常发电时，直流母线电压恒定为v0、同一优化器组中所有优化器输出电压限幅值之和为v1，则vth1可以设定为区间[v0，v1)中的任一值。也就是说，由于逆变器由正常发电改为限功率运行后，vdc_bus会迅速上升至v1，所以只要检测到vdc_bus超出了区间[v0，v1)中的任一值，即可判定逆变器由正常发电改为了限功率运行。

仍以“图1所示光伏并网发电系统中的逆变器正常发电时，直流母线电压恒定为1200v，每一优化器组中有20个优化器，每个优化器输出电压限幅值为70v”为例，则vth1可以设定为区间[1200v，1400v)中的任一值。

步骤s03：判断vdc_bus>vth1的持续时间是否达到第二预设值vth2；若所述持续时间达到vth2，说明逆变器长期工作在限功率模式，逆变器和优化器容易发生损坏，此时进入步骤s04；否则，返回步骤s03。

步骤s04：减小各优化器组中所有优化器输出电压限幅值，使得直流母线电压减小至第三预设值vth3。

由于逆变器由正常发电改为限功率运行后，vdc_bus会迅速上升至同一优化器组中所有优化器输出电压限幅值之和v1，所以只要减小各优化器组中所有优化器输出电压限幅值，就可以减小v1，而减小v1也就是减小了直流母线电压(同一优化器组中所有优化器输出电压之和始终等于直流母线电压)。最终保证直流母线电压减小至安全范围即可，该安全范围的最优值为v0。

仍以“图1所示光伏并网发电系统中的逆变器正常发电时，直流母线电压恒定为1200v，每一优化器组中有20个优化器，每个优化器输出电压限幅值为70v”为例，若直流母线电压最高安全值为1350v，则vth3可以设定为区间[1200v，1350v]中的任一值。假设vth3设定为1350v，则每个优化器输出电压限幅值减小为65v(1350v/20个)。

由以上描述可以看出，本实施例在检测到逆变器长期工作在限功率模式时，减小了各优化器组中所有优化器输出电压限幅值，那么同一优化器组中所有优化器输出电压限幅值之和，也就是直流母线电压也将随之较低，从而避免了逆变器和优化器长期运行在较高的直流母线电压下而发生损坏。

此外，考虑到优化器输出电压限幅值减小会使得本优化器输出电压可调节范围减小，从而使得每一优化器组利用内部优化器输出电压变动来使得内部优化器输出不同功率的范围减小，那么在逆变器恢复正常发电后，如果继续维持优化器较小的输出电压限幅值，就可能会影响光伏并网发电系统的发电量。基于此，本发明实施例公开了又一种直流母线电压控制方法，其与图2所示技术方案的区别之处在于，在逆变器恢复正常发电时，还需恢复各优化器组中所有优化器输出电压限幅值。

如图3所示，所述又一种直流母线电压控制方法，包括：

步骤s01：获取直流母线电压值vdc_bus。

步骤s02：判断vdc_bus是否超出第一预设值vth1；若vdc_bus>vth1，进入步骤s03；否则，返回步骤s02。

步骤s03：判断vdc_bus>vth1的持续时间是否达到第二预设值vth2；若所述持续时间达到vth2，进入步骤s04；否则，返回步骤s03。

步骤s04：减小各优化器组中所有优化器输出电压限幅值，使得直流母线电压减小至第三预设值vth3；

步骤s05：判断所述逆变器是否恢复正常发电，若是，进入步骤s06；否则，返回步骤s05。

具体的，所述判断所述逆变器是否恢复正常发电，包括：判断所述逆变器是否接收到退出限功率运行的指令，若是，判定所述逆变器已恢复正常发电。或者，所述判断所述逆变器是否恢复正常发电，包括：判断所述逆变器的输入功率是否低于所述逆变器的限功率值，若是，判定所述逆变器已恢复正常发电。

步骤s06：恢复各优化器组中所有优化器输出电压限幅值。

此处需要说明的是，图1仅给出了图2、图3所示技术方案所应用的光伏并网发电系统的最基本结构，当在图1所示光伏发电系统中额外添加了汇流箱、防雷器等用于提高系统可靠性和可维护性的设备后，图2、图3所示技术方案同样适用。

参见图4，本发明实施例还公开了一种直流母线电压控制装置，该装置应用于光伏并网发电系统，所述光伏并网发电系统包括逆变器以及接在所述逆变器直流侧的一个或多个优化器组，所述多个优化器组输出并联，每一优化器组由多个配置有优化器的光伏组件串联而成，该装置包括：

输入接口100，用于获取直流母线电压值；

处理器200，用于判断所述直流母线电压值是否超出第一预设值；若所述直流母线电压值超出第一预设值，判断所述直流母线电压值超出第一预设值的持续时间是否达到第二预设值；若所述持续时间达到第二预设值，生成并输出用于减小各优化器组中所有优化器输出电压限幅值的控制指令，使得直流母线电压减小至第三预设值。

可选的，处理器200还用于在所述逆变器恢复正常发电时，恢复各优化器组中所有优化器输出电压限幅值。

其中，处理器200具体是通过判断所述逆变器是否接收到退出限功率运行的指令，来判断所述逆变器是否恢复正常发电。或者，处理器200具体是通过判断所述逆变器的输入功率是否低于所述逆变器的限功率值，来判断所述逆变器是否恢复正常发电。

本发明实施例还公开了一种光伏并网发电系统，包括逆变器以及接在所述逆变器直流侧的一个或多个优化器组，所述多个优化器组输出并联，每一优化器组由多个配置有优化器的光伏组件串联而成，此外，所述光伏并网发电系统还包括：如上述公开的任一种直流母线电压控制装置。

其中，所述直流母线电压控制装置可以独立存在，也可以集成在所述逆变器中。或者，在所述光伏并网发电系统配置了汇流箱的情况下，也可以将所述直流母线电压控制装置集成在所述汇流箱中。

综上所述，本发明在检测到逆变器长期工作在限功率模式时，减小各优化器组中所有优化器输出电压限幅值，那么同一优化器组中所有优化器输出电压限幅值之和，也就是直流母线电压也将随之较低，从而避免了逆变器和优化器长期运行在较高的直流母线电压下而发生损坏。

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。