光伏发电系统及其控制方法、控制装置和光伏并网逆变器的制造方法
【专利摘要】本申请公开了一种光伏发电系统控制方法，包括确定当前最佳并网电压；将所述光伏并网逆变器交流侧电压调节至所述当前最佳并网电压。在光伏并网逆变器输出功率相同的前提下，本申请在一定程度上提高了光伏并网逆变器的交流侧电压，使得交流侧电流降低，降低了交流侧的能量损耗，从而提高了光伏并网逆变器的转换效率，进而提高了光伏发电系统的发电量。本申请还分别公开了一种光伏发电系统控制装置、一种光伏并网逆变器和一种光伏发电系统。
【专利说明】光伏发电系统及其控制方法、控制装置和光伏并网逆变器
【技术领域】
[0001]本申请涉及光伏发电【技术领域】，尤其涉及一种光伏发电系统及其控制方法、控制装置和光伏并网逆变器。
【背景技术】
[0002]现有大型光伏电站的光伏发电系统多采用并网发电系统，该系统主要由光伏组件、光伏并网逆变器和升压变压器组成。其中，光伏组件发出的直流电汇流后，通过光伏并网逆变器转换为交流电，该交流电经升压变压器升压后即可并入高压电网。
[0003]上述光伏发电系统工作过程中的能量转换、直/交流转换均存在一定的转换效率，直接影响系统的发电量。因此，有必要采取一定技术手段提高上述转换效率，进而提高光伏发电系统的发电量。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本申请目的在于提供一种光伏发电系统及其控制方法、控制装置和光伏并网逆变器，以满足提高光伏并网逆变器转换效率、提高光伏发电系统的发电量的需求。
[0005]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案:
[0006]—种光伏发电系统控制方法，所述光伏发电系统包括光伏组件、光伏并网逆变器和升压变压器，所述方法包括:
[0007]确定当前最佳并网电压；
[0008]将所述光伏并网逆变器交流侧电压调节至所述当前最佳并网电压。
[0009]优选地，所述将所述交流侧电压调节至所述当前最佳并网电压，具体方法包括:
[0010]根据所述当前最佳并网电压确定所述升压变压器的最佳变比；
[0011 ] 调节所述升压变压器的变比至所述最佳变比。
[0012]优选地，在所述确定当前最佳并网电压之前，还包括:
[0013]确定不同控制模式对应的调节时间和调节档位；所述控制模式包括自动模式和人工模式；
[0014]选择所述控制模式中的一种作为当前控制模式，并根据相应的调节时间和调节档位对所述系统进行控制。
[0015]优选地，当所述当前控制模式为自动模式时，所述调节所述升压变压器的变比至所述最佳变比，包括:通过有载调压装置自动调节所述升压变压器的变比至所述最佳变比；
[0016]当所述当前控制模式为人工模式时，所述调节所述升压变压器的变比至所述最佳变比，包括:通过人工控制无载分接开关或有载调压装置，来调节所述升压变压器的变比至所述最佳变比。
[0017]优选地，所述确定自动模式对应的调节时间和调节档位包括:
[0018]计算当地一天中所述光伏组件的MPP电压的最大变化量AV ;其中，AV=V2-V1,V2为一天中MPP电压的最大值，Vl为一天中MPP电压的最小值；
[0019]确定MPP电压为Vl+i*AV/(n/2+l)的时间点为所述调节时间；其中，η为偶数，表示每天的调节次数，i=l，2,......，n/2;
[0020]确定第k个调节档位对应的MPP电压区间为[Vl+(k_l)*AV/(n/2+l)，Vl+k*AV/(n/2+1)]，并设定该区间对应的最佳并网电压Vk ;其中，k=l, 2，...，n/2+l ；
[0021]所述确定人工模式对应的调节时间和调节档位包括:
[0022]计算当地一年中每天最高温度下所述光伏组件的MPP电压的最大变化量Λ V’ ；其中，Λ V’ =V2’ -V1’，V2’为一年中每天最高温度下MPP电压的最大值，VI’为一年中每天最高温度下MPP电压的最小值；
[0023]确定MPP电压为VI’ +i’ *AV’ / (η’ /2+1)的时间点为所述调节时间；其中，η’为偶数，表示每年的调节次数，i’=l，2，……，n’/2;
[0024]确定第k’个调节档位对应的MPP电压区间为[Vl’+(k’-l)*AV’/(η’ /2+1)，VI’+k’* Λ V’/(η’ /2+1)]，并设定该区间对应的最佳并网电压Vk’，其中，k’=l，2，...，n’ /2+1。
[0025]优选地，所述确定当前最佳并网电压包括:
[0026]当到达所述当前控制模式对应的调节时间时，检测所述光伏组件的当前MPP电压；
[0027]根据所述当前MPP电压对应的调节档位确定所述当前最佳并网电压。
[0028]一种光伏发电系统控制装置，所述光伏发电系统包括光伏组件、光伏并网逆变器和升压变压器，所述控制装置包括:
[0029]电压确定模块，用于确定当前最佳并网电压；
[0030]电压调节模块，与所述电压确定模块连接，用于将所述光伏并网逆变器交流侧电压调节至所述当前最佳并网电压。
[0031]优选地，所述电压调节模块包括:
[0032]变比确定模块，与所述电压确定模块连接，用于根据所述当前最佳并网电压确定所述升压变压器的最佳变比；
[0033]变比调节模块，分别与所述变比确定模块和所述升压变压器连接，用于调节所述升压变压器的变比至所述最佳变比。
[0034]优选地，所述控制装置还包括:
[0035]模式选择模块，与所述电压确定模块连接，用于确定不同控制模式对应的调节时间和调节档位，并选择所述控制模式中的一种作为当前控制模式；所述控制模式包括自动模式和人工模式。
[0036]优选地，所述控制装置还包括模式选择模块；
[0037]所述模式选择模块与所述电压确定模块连接，用于确定不同控制模式对应的调节时间和调节档位，并选择所述控制模式中的一种作为当前控制模式；所述控制模式包括自动模式和人工模式；
[0038]所述变比调节模块包括:
[0039] 自动调节模块，分别与所述模式选择模块、变比确定模块和所述升压变压器连接，用于当所述模式选择模块选定的所述当前控制模式为自动模式时，获取所述最佳变比，并自动将所述升压变压器的变比调节至所述最佳变比；
[0040]人工调节模块，分别与所述模式选择模块、变比确定模块和所述升压变压器连接，用于当所述模式选择模块选定的所述当前控制模式为人工模式时，获取所述最佳变比，并在人工控制下将所述升压变压器的变比调节至所述最佳变比。
[0041]一种光伏发电系统，包括光伏组件、光伏并网逆变器、升压变压器，以及上述任一种控制装置。
[0042]一种光伏并网逆变器，应用于光伏发电系统，包括上述任一种控制装置。
[0043]一种光伏发电系统，包括光伏组件、升压变压器和上述任一种光伏并网逆变器。
[0044]从上述的技术方案可以看出，本申请首先确定当前最佳并网电压，然后将光伏并网逆变器交流侧电压调节至当前最佳并网电压。在光伏并网逆变器输出功率相同的前提下，本申请在一定程度上提高了光伏并网逆变器的交流侧电压，使得交流侧电流降低，降低了交流侧的能量损耗，从而提高了光伏并网逆变器的转换效率，进而提高了光伏发电系统的发电量。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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。
[0046]图1为本申请实施例一提供的光伏发电系统控制方法流程图；
[0047]图2为本申请实施例二提供的光伏发电系统控制方法流程图；
[0048]图3为本申请实施例三提供的光伏发电系统控制方法流程图；
[0049]图4为本申请实施例提供的MPP电压在一天内的变化曲线；
[0050]图5为本申请实施例提供的每天最高温度下的MPP电压在一年内的变化曲线；
[0051]图6为本申请实施例四提供的光伏发电系统控制装置结构图；
[0052]图7为本申请实施例五提供的光伏发电系统控制装置结构图。
【具体实施方式】
[0053]下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0054]本申请实施例公开了一种光伏发电系统及其控制方法、控制装置和光伏并网逆变器，以满足提高光伏并网逆变器转换效率、提高光伏发电系统的发电量的需求。
[0055]上述光伏发电系统包括光伏组件、光伏并网逆变器和升压变压器。参照图1，本申请实施例一提供的光伏发电系统控制方法，包括如下步骤:
[0056]SlOl:确定当前最佳并网电压；
[0057]具体的，由于不同光伏发电系统、不同环境条件下，允许的电网电压范围不同，最佳并网电压也不同，故可事先通过如下方法记录不同电网电压范围内的最佳并网电压:针对每个电网电压范围，在该范围内依次取值，检测不同并网电压下光伏并网逆变器的转换效率，记录转换效率最大时对应的并网电压，并将其作为该电网电压范围内的最佳并网电压。需要说明的是，上述确定当前最佳并网电压的方法仅仅是本申请的一种【具体实施方式】，本申请并不局限于上述方式。
[0058]S102:将光伏并网逆变器的交流侧电压调节至上述当前最佳并网电压。
[0059]影响光伏并网逆变器转换效率的主要因素，包括其IGBT通态损耗和电抗器的铜线损耗。其中，IGBT通态损耗计算公式为:
【权利要求】
1.一种光伏发电系统控制方法，所述光伏发电系统包括光伏组件、光伏并网逆变器和升压变压器，其特征在于，所述方法包括: 确定当前最佳并网电压； 将所述光伏并网逆变器交流侧电压调节至所述当前最佳并网电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述交流侧电压调节至所述当前最佳并网电压，具体方法包括: 根据所述当前最佳并网电压确定所述升压变压器的最佳变比； 调节所述升压变压器的变比至所述最佳变比。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述确定当前最佳并网电压之前，还包括: 确定不同控制模式对应的调节时间和调节档位；所述控制模式包括自动模式和人工模式； 选择所述控制模式中的一种作为当前控制模式，并根据相应的调节时间和调节档位对所述系统进行控制。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述当前控制模式为自动模式时，所述调节所述升压变压器的变比至所述最佳变比，包括:通过有载调压装置自动调节所述升压变压器的变比至所述最佳变比； 当所述当前控制模式为人工模式时，所述调节所述升压变压器的变比至所述最佳变t匕，包括:通过人工控制无载分接开关或有载调压装置，来调节所述升压变压器的变比至所述最佳变比。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定自动模式对应的调节时间和调节档位包括: 计算当地一天中所述光伏组件的MPP电压的最大变化量AV ;其中，AV=V2-V1，V2为一天中MPP电压的最大值，Vl为一天中MPP电压的最小值； 确定MPP电压为Vl+i*AV/(n/2+l)的时间点为所述调节时间；其中，η为偶数，表示每天的调节次数，i=l，2,......，n/2; 确定第k个调节档位对应的MPP电压区间为[VI+ (k-Ι) * Λ V/ (η/2+1)，Vl+k* Δ V/(n/2+1)]，并设定该区间对应的最佳并网电压Vk ;其中，k=l, 2，...，n/2+l ； 所述确定人工模式对应的调节时间和调节档位包括: 计算当地一年中每天最高温度下所述光伏组件的MPP电压的最大变化量Λ V’ ；其中，AV’=V2’-V1’，V2’为一年中每天最高温度下MPP电压的最大值，VI’为一年中每天最高温度下MPP电压的最小值； 确定MPP电压为VI’+i’* Λ V’/(η’/2+1)的时间点为所述调节时间；其中，η’为偶数，表示每年的调节次数，i’ =1，2,......，n’/2; 确定第k’个调节档位对应的MPP电压区间为[Vl’+(k’-l)*AV’/(η’/2+1)，VI’+k’* Λ V’/(η’/2+1)]，并设定该区间对应的最佳并网电压Vk’，其中，k’=l，2，...，n’ /2+1。
6.根据权利要求3飞任一项所述的方法，其特征在于，所述确定当前最佳并网电压包括:当到达所述当前控制模式对应的调节时间时，检测所述光伏组件的当前MPP电压； 根据所述当前MPP电压对应的调节档位确定所述当前最佳并网电压。
7.一种光伏发电系统控制装置，所述光伏发电系统包括光伏组件、光伏并网逆变器和升压变压器，其特征在于，所述控制装置包括: 电压确定模块，用于确定当前最佳并网电压； 电压调节模块，与所述电压确定模块连接，用于将所述光伏并网逆变器交流侧电压调节至所述当前最佳并网电压。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述电压调节模块包括: 变比确定模块，与所述电压确定模块连接，用于根据所述当前最佳并网电压确定所述升压变压器的最佳变比； 变比调节模块，分别与所述变比确定模块和所述升压变压器连接，用于调节所述升压变压器的变比至所述最佳变比。
9.根据权利要求7或8所述的控制装置，其特征在于，还包括: 模式选择模块，与所述电压确定模块连接，用于确定不同控制模式对应的调节时间和调节档位，并选择所述控制模式中的一种作为当前控制模式；所述控制模式包括自动模式和人工模式。
10.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，还包括模式选择模块； 所述模式选择模块与所述电压确定模块连接，用于确定不同控制模式对应的调节时间和调节档位，并选择所述控制模式中的一种作为当前控制模式；所述控制模式包括自动模式和人工模式； 所述变比调节模块包括: 自动调节模块，分别与所述模式选择模块、变比确定模块和所述升压变压器连接，用于当所述模式选择模块选定的所述当前控制模式为自动模式时，获取所述最佳变比，并自动将所述升压变压器的变比调节至所述最佳变比； 人工调节模块，分别与所述模式选择模块、变比确定模块和所述升压变压器连接，用于当所述模式选择模块选定的所述当前控制模式为人工模式时，获取所述最佳变比，并在人工控制下将所述升压变压器的变比调节至所述最佳变比。
11.一种光伏发电系统，其特征在于，包括光伏组件、光伏并网逆变器、升压变压器，以及如权利要求7至10中任一项所述的控制装置。
12.一种光伏并网逆变器，应用于光伏发电系统，其特征在于，包括如权利要求7至10中任一项所述的控制装置。
13.一种光伏发电系统，其特征在于，包括光伏组件、升压变压器和如权利要求12所述的光伏并网逆变器。
【文档编号】H02J3/38GK103986181SQ201310049627
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2013年2月7日 优先权日:2013年2月7日
【发明者】曹仁贤, 田立, 赵为 申请人:阳光电源股份有限公司