201110170987-抑制光伏逆变器反复启动的系统及方法-solarbe文库

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www.soopat.com注本页蓝色字体部分可点击查询相关专利SooPAT抑制光伏逆变器反复启动的系统及方法申请号 201110170987.8申请日 2011-06-23申请专利权人深圳市汇川技术股份有限公司地址 518101 广东省深圳市宝安区宝城 70区留仙二路鸿威工业区E栋发明设计人王建俊罗梅林主分类号 H02M1/362007.01I分类号 H02M1/362007.01I公开公告号 102843022A公开公告日 2012-12-26专利代理机构深圳市顺天达专利商标代理有限公司 44217代理人陆军10 申请公布号 CN 102843022 A43 申请公布日 2012.12.26CN102843022A*CN102843022A*21 申请号 201110170987.822 申请日 2011.06.23H02M 1/362007.0171 申请人深圳市汇川技术股份有限公司地址 518101 广东省深圳市宝安区宝城 70区留仙二路鸿威工业区 E 栋72 发明人王建俊罗梅林74 专利代理机构深圳市顺天达专利商标代理有限公司 44217代理人陆军54 发明名称抑制光伏逆变器反复启动的系统及方法57 摘要本发明涉及一种抑制光伏逆变器反复启动的系统，包括逆变电路及控制装置，其中所述控制装置包括第一检测单元，用于在逆变电路关闭时检测太阳能电池板的开路电压；第二检测单元，用于在逆变电路关闭时检测太阳能电池板的短路电流；第一控制单元，用于在所述开路电压和短路电流的乘积大于光伏逆变器的空载功耗的 L倍时开启逆变电路，所述 L 大于或等于 1 且小于1.2 。本发明还提供一种对应的抑制光伏逆变器反复启动的方法。本发明通过检测太阳能电池板的开路电压和短路电流实现光伏逆变器的开启的准确控制，从而避免了光伏逆变器的反复启动。51Int.Cl.权利要求书 1 页说明书 4 页附图 4 页19 中华人民共和国国家知识产权局12 发明专利申请权利要求书 1 页说明书 4 页附图 4 页1/1 页1. 一种抑制光伏逆变器反复启动的系统，其特征在于，包括逆变电路及控制装置，其中所述控制装置包括第一检测单元，用于在逆变电路关闭时检测太阳能电池板的开路电压；第二检测单元，用于在逆变电路关闭时检测太阳能电池板的短路电流；第一控制单元，用于在所述开路电压和短路电流的乘积大于光伏逆变器的空载功耗的L 倍时开启逆变电路，所述 L 大于或等于 1 且小于 1.2 。2. 根据权利要求 1 所述的抑制光伏逆变器反复启动的系统，其特征在于，还包括第二控制单元，用于在所述开路电压大于所述太阳能电池板的额定电压的 K倍时启动第一控制单元及第二检测单元，其中 K 大于 0.5 且小于 1。3. 根据权利要求 2 所述的抑制光伏逆变器反复启动的系统，其特征在于，所述 K 为0.65 。4. 根据权利要求 1 所述的抑制光伏逆变器反复启动的系统，其特征在于，所述第二检测单元包括连接到太阳能电池板的正负极端子的开关管，所述第二检测单元在流经开关管的电流大于所述开关管允许电流时以开关管允许电流作为电路板的短路电流、在流经开关管的电流小于或等于所述开关管允许电流时以流经开关管的电流作为太阳能电路板的短路电流。5. 根据权利要求 4 所述的抑制光伏逆变器反复启动的系统，其特征在于，还包括接于所述太阳能电池板和逆变电路之间的升压电路，所述开关管位于所述升压电路中。6. 一种抑制光伏逆变器反复启动的方法，其特征在于，包括以下步骤（ a）在光伏逆变器关闭时检测太阳能电池板的开路电压；（ b）在光伏逆变器关闭时检测太阳能电池板的短路电流；（ c）计算所述开路电压和短路电流的乘积，并在所述开路电压和短路电流的乘积大于光伏逆变器的空载功耗的 L 倍时开启光伏逆变器，所述 L 大于或等于 1 且小于 1.2 ，否则返回步骤（ a）。7. 根据权利要求 6 所述的抑制光伏逆变器反复启动的方法，其特征在于，所述步骤（ a）之后包括（ a1）判断开路电压是否大于所述太阳能电池板的额定电压的 K倍，其中 K 大于 0.5 且小于 1，在开路电压大于所述太阳能电池板的额定电压的 K倍时执行步骤（ b），否则返回步骤（ a）。8. 根据权利要求 6 所述的抑制光伏逆变器反复启动的方法，其特征在于，所述 K 为0.65 。9. 根据权利要求 6 所述的抑制光伏逆变器反复启动的方法，其特征在于，所述步骤（ b）包括（ b1）使连接太阳能电池板的正负极端子的开关管闭合；（ b2）检测流经所述开关管的电流；（ b3）在检测获得的电流大于所述开关管允许电流时以开关管允许电流作为电路板的短路电流，否则以检测获得的电流作为太阳能电路板的短路电流。10. 根据权利要求 9 所述的抑制光伏逆变器反复启动的方法，其特征在于，所述光伏逆变器包括接于所述太阳能电池板的升压电路，所述开关管位于所述升压电路中。权利要求书CN 102843022 A21/4 页抑制光伏逆变器反复启动的系统及方法技术领域[0001] 本发明涉及控制领域，更具体地说，涉及一种抑制光伏逆变器反复启动的系统及方法。背景技术[0002] 随着世界各国对节能减排的重视，政府加大了对新能源的扶持力度，太阳能发电产业也得以快速发展。太阳能发电分为光热发电和光伏发电，其中光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。现有的光伏发电系统包括太阳能电池板、光伏逆变器等设备，其中光伏逆变器用于将太阳能电池板中的电能转换为交流电从而为电网提供能量或直接为交流负载供电。[0003] 由于光伏发电的发电量与光照、温度等外部环境密切相关，外部环境的不确定性将导致光伏发电的不稳定性，例如在夜晚甚至多云等情况下，太阳能电池板不能提供能量，此时要求光伏发电设备关闭；而当条件合适时要求光伏逆变器能自动启动为电网提供能量。如何能准确判断太阳能电池板是否能为电网供电，避免光伏逆变器反复重启成为一个突出的问题。[0004] 为了解决光伏逆变器反复重启成的问题，通常通过判断太阳能电池板电压来判断，从而确定太阳能电池板是否能提供充足的能量。该方式无需增加硬件，当光伏逆变器关闭后，只需判断太阳能电池板的输出电压。然而，在光强不同的情况下，太阳能电路板输出的开路电压比较接近，如图 2 所示，在光强为 40-125Mw/cm2 时，太阳能电池板的开路电压都介于 0.5-0.6V 之间。因此，上述方式很难选择门槛，并经常出现误判现象。[0005] 此外，还可通过增加负载来判断光伏逆变器启动条件，如图 1 所示，即在光伏逆变器停机时，将负载接入并检测太阳能电池板（ PV）电压在接入负载后，若太阳能电池板电压满足条件则光伏逆变器开机并断开负载。然而此方式虽然能够很好的解决误报问题，但是却需增加额外的硬件。发明内容[0006] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有光伏发电系统中光伏逆变器因环境变化而反复重启的问题，提供一种抑制光伏逆变器反复启动的系统及方法。[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种抑制光伏逆变器反复启动的系统，包括逆变电路及控制装置，其中所述控制装置包括第一检测单元，用于在逆变电路关闭时检测太阳能电池板的开路电压；第二检测单元，用于在逆变电路关闭时检测太阳能电池板的短路电流；第一控制单元，用于在所述开路电压和短路电流的乘积大于光伏逆变器的空载功耗的L 倍时开启逆变电路，所述 L 大于或等于 1 且小于 1.2 。[0008] 在本发明所述的抑制光伏逆变器反复启动的系统中，还包括第二控制单元，用于在所述开路电压大于所述太阳能电池板的额定电压的 K 倍时启动第一控制单元及第二检说明书CN 102843022 A32/4 页测单元，其中 K大于 0.5 且小于 1。[0009] 在本发明所述的抑制光伏逆变器反复启动的系统中，所述 K为 0.65 。[0010] 在本发明所述的抑制光伏逆变器反复启动的系统中，所述第二检测单元包括连接到太阳能电池板的正负极端子的开关管，所述第二检测单元在流经开关管的电流大于所述开关管允许电流时以开关管允许电流作为电路板的短路电流、在流经开关管的电流小于或等于所述开关管允许电流时以流经开关管的电流作为太阳能电路板的短路电流。[0011] 在本发明所述的抑制光伏逆变器反复启动的系统中，还包括接于所述太阳能电池板和逆变电路之间的升压电路，所述开关管位于所述升压电路中。[0012] 本发明还提供一种抑制光伏逆变器反复启动的方法，包括以下步骤（ a）在光伏逆变器关闭时检测太阳能电池板的开路电压；（ b）在光伏逆变器关闭时检测太阳能电池板的短路电流；（ c）计算所述开路电压和短路电流的乘积，并在所述开路电压和短路电流的乘积大于光伏逆变器的空载功耗的 L 倍时开启光伏逆变器，所述 L 大于或等于 1 且小于 1.2 ，否则返回步骤（ a）。[0013] 在本发明所述的抑制光伏逆变器反复启动的方法中，所述步骤（ a）之后包括（ a1）判断开路电压是否大于所述太阳能电池板的额定电压的 K 倍，其中 K 大于 0.5 且小于 1，在开路电压大于所述太阳能电池板的额定电压的 K倍时执行步骤（ b），否则返回步骤（ a）。[0014] 在本发明所述的抑制光伏逆变器反复启动的方法中，所述 K为 0.65 。[0015] 在本发明所述的抑制光伏逆变器反复启动的方法中，所述步骤（ b）包括（ b1）使连接太阳能电池板的正负极端子的开关管闭合；（ b2）检测流经所述开关管的电流；（ b3）在检测获得的电流大于所述开关管允许电流时以开关管允许电流作为电路板的短路电流，否则以检测获得的电流作为太阳能电路板的短路电流。[0016] 在本发明所述的抑制光伏逆变器反复启动的方法中，所述光伏逆变器包括接于所述太阳能电池板的升压电路，所述开关管位于所述升压电路中。[0017] 本发明的抑制光伏逆变器反复启动的系统及方法，通过检测太阳能电池板的开路电压和短路电流实现光伏逆变器的开启的准确控制，从而避免了光伏逆变器的反复启动。此外，本发明可使用现有光伏逆变器中的元件，例如升压电路中的开关管，而无需增加额外的硬件。附图说明[0018] 图 1 是通过增加负载方式进行光伏逆变器启动判断的示意图。[0019] 图 2 是光伏电池的 I-V 曲线的示意图。[0020] 图 3 是特定外部环境下太阳能电池板的输出功率与电压关系的示意图。[0021] 图 4 是本发明抑制光伏逆变器反复启动的系统第一实施例的示意图。[0022] 图 5 是本发明抑制光伏逆变器反复启动的系统第二实施例的示意图。[0023] 图 6 是共用升压电路中开关管的示意图。[0024] 图 7 是本发明抑制光伏逆变器反复启动的方法实施例的流程示意图。说明书CN 102843022 A43/4 页[0025] 具体实施方式[0026] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。[0027] 太阳能电池板的输出电压和输出电流受外部环境影响，在一定的外部环境（光照强度，温度等）下，其输出功率与太阳能电池板的电压关系如图 3 所示。存在一个最大功率点，最大功率点对应的电压 Um基本在光伏电池开路电压 Uoc的 0.8 倍左右。另外光伏电池的短路电流 Isc 大约是太阳能电路板工作在最大功率点电流 Im 的 1.1 倍。即从上式可以看出，，即太阳能电路板的开路电压和短路电流的乘积与该环境下的最大功率有特定的关系。利用这一关系只要在光伏逆变器开启之前，检测 Uoc 和 Isc 就可以知道此环境下太阳能电池板的发电量是多少。只要（为光伏逆变器的空载功耗），光伏逆变器就可以正常供电，不会出现反复重启现象。当然，也可以为 P预留一定的裕量，以保证稳定供电。[0028] 如图 4 所示，是本发明抑制光伏逆变器反复启动的系统的第一实施例的示意图。在本实施例中，该系统包括位于光伏逆变器内的逆变电路及控制装置 40，其中逆变电路用于将太阳能电池板产生的直流电转化为交流电，以供给电网或负载，控制装置 40 用于控制逆变电路的启动。具体地，控制装置 40包括第一检测单元 41、第二检测单元 42 以及第一控制单元 43。其中第一检测单元 41、第二检测单元 42 以及第一控制单元 43 可通过软件、硬件或软件和硬件的结合实现。[0029] 第一检测单元 41 用于在逆变电路关闭时检测太阳能电池板的开路电压 Uoc。第二检测单元 42 用于在逆变电路关闭时检测太阳能电池板的短路电流 Isc 。第一控制单元43 用于计算开路电压和短路电流的乘积，并在 P 大于光伏逆变器的空载功耗的 L 倍时开启逆变电路，其中 L 大于或等于 1 且小于 1.2 。通过上述控制装置40，在太阳能电池板的发电量达到光伏逆变器的空载功耗或超过光伏逆变器的空载功耗一定量时，启动逆变电路，可有效避免光伏逆变器因供电不足而反复重启。[0030] 如图 5 所示，是本发明抑制光伏逆变器反复启动的系统的第二实施例的示意图。在本实施例中，光伏逆变器的控制装置 50除了包括第一检测单元 51、第二检测单元 52以及第一控制单元 53 外，还包括第二控制单元 54。该第二控制单元 54 用于在太阳能电池板的开路电压大于太阳能电池板的额定电压（该值可根据太阳能电池板的性能设置）的 K倍时启动第一控制单元 53 及第二检测单元 52，其中 K大于 0.5 且小于 1。即只有当太阳能电池板的开路电压超过预定值时才进行短路电流检测及功率判断。特别地，在 K为 0.65 时，效果最好。[0031] 此外，在上述实施例中，第二检测单元 42、 52 包括连接到太阳能电池板的正负极端子的开关管，该第二检测单元 42、 52 在开关管闭合（此时逆变电路关闭）时检测流经开关管的电流，若流经开关管的电流大于开关管允许电流时以开关管允许电流作为电路板的短说明书CN 102843022 A54/4 页路电流 Isc ，若流经开关管的电流小于或等于所述开关管允许电流时以流经开关管的电流Isc 作为太阳能电路板的短路电流 Isc 。[0032] 特别地，上述开关管可以采用光伏逆变器的升压电路（该升压电路接于太阳能电池板和逆变电路之间）中的开关管，如图 6 所示，从而整个系统无需额外接入硬件。[0033] 如图 7 所示，是本发明抑制光伏逆变器反复启动的方法实施例的示意图。该方法由光伏逆变器执行，具体包括以下步骤步骤 S71 在光伏逆变器关闭时检测太阳能电池板的开路电压 Uoc。[0034] 步骤 S72 判断开路电压是否大于太阳能电池板的额定电压的 K 倍，其中 K大于0.5 且小于 1，在开路电压大于所述太阳能电池板的额定电压的 K倍时执行步骤 S73，否则返回步骤 S71。该步骤中， K 的最佳值为 0.65 。[0035] 步骤 S73 在光伏逆变器关闭时检测太阳能电池板的短路电流 Isc ，并计算开路电压和短路电流的乘积。[0036] 步骤 S74 判断开路电压和短路电流的乘积 P是否大于光伏逆变器的空载功耗的 L 倍，其中 L 大于或等于 1 且小于 1.2 。若是则执行步骤 S75，否则执行步骤S71。[0037] 步骤 S75 开启光伏逆变器。[0038] 通过上述步骤 S74，在太阳能电池板的发电量达到光伏逆变器的空载功耗或超过光伏逆变器的空载功耗一定量时，启动逆变电路，可有效避免光伏逆变器因供电不足而反复重启。[0039] 此外，上述方法中，步骤 S72 可省略，即只通过判断开路电压和短路电流的乘积 P来确认是否启动光伏逆变器。当然此时效果较差。[0040] 在上述述抑制光伏逆变器反复启动的方法中，步骤 S73在计算 Isc 时，可进一步包括以下步骤使连接太阳能电池板的正负极端子的开关管闭合；检测流经开关管的电流；在检测获得的电流大于所述开关管允许电流时以开关管允许电流作为电路板的短路电流，否则以检测获得的电流作为太阳能电路板的短路电流。[0041] 上述的开关管可位于光伏逆变器的升压电路（该升压电路接于太阳能电池板和逆变电路之间）中，从而无需添加额外硬件。[0042] 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。说明书CN 102843022 A61/4 页图 1图 2说明书附图CN 102843022 A72/4 页图 3图 4图 5说明书附图CN 102843022 A83/4 页图 6说明书附图CN 102843022 A94/4 页图 7说明书附图CN 102843022 A10