一种消除并网光伏逆变器误启停现象的软件实现方法

摘要

本发明公开了一种软件实现的消除并网光伏逆变器误启停现象的方法。光伏并网逆变器要实现无人值守自动启机和停机，在日出日落时刻，由于此时的光伏电池组件电压和功率之间的关系存在不稳定性，因此有时会发生重复启停机的现象。而重复启停机会带来并网接触器的分合闸动作，因此长期积累下来会大大缩短并网接触器的寿命；本发明的方法是一系列措施的结合，不需要增加任何装置设备，通过启机延时，正常日出日落启停机增加时间因素以及MPPT的配合，能够完全消除日出日落时刻的误启停现象。

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子和光伏发电逆变器控制领域，特别涉及一种消除并网光伏逆变器误启停现象的软件实现方法。 

背景技术

随着能源的日益紧张和用户对供电可靠性的要求越来越高，分布式发电在电力系统中起着越来越大的作用，太阳能光伏(photovoltaic，PV)发电系统是分布式发电中非常重要的发电方式之一。太阳能发电系统将电能送上电网，称为并网系统。 

光伏并网逆变器要实现无人值守自动启机和停机。在日出时，当阳光达到一定强度，逆变器需自动启机，一般来说启机的判断条件都是光伏电池组件的直流电压值。而由于光伏电池组件的特性曲线，该电压不能取的过高，而取一般的经验值的话，启机后的发电功率又非常小，不适合并网发电，因此又会停机，有时甚至会重复几次该过程。日落时，当功率低到一定程度，即会自动停机，而有时停机后时的电池组件电压并不低于启机电压门限，因此又会启机。总之，并网逆变器的自动启停机都有可能误动作几次，而每次动作都会造成并网接触器进行分闸和合闸，因此积累下来会大大缩短并网接触器的寿命。 

目前解决该问题的主流做法有两种，一种是增加假负载装置，即前置的功率检测电路，当功率达到一定程度时逆变器才启动。第二种是增加时钟芯片，根据并网光伏逆变器所在地的经纬度推算出日出日落的时间，再根据时间来启停光伏逆变器。 

发明内容

本发明提出了一种只需要采用软件就能消除并网光伏逆变器误启停现象的方法，该方法其适用于各种用于光伏逆变器的单片机、DSP控制芯片等，不需要增加硬件，因此不会增加额外成本。 

a）设置并网光伏逆变器启动和停机的条件； 

b）设置时间门限的方法；

c）MPPT算法调整的方法，MPPT即最大功率点跟踪。

进一步的，步骤a）中的启动条件是：当电池组件电压高于门限电压值，启动并网逆变器；停机条件是：当运行功率小于门限功率值，并网逆变器停机。 

进一步的，设置延时 、，当并网光伏逆变器达到启动条件后，经过后再启动并网逆变器，并网逆变器启动后，判断“日落停机标志位”是否置位，如果是，在时间内不再正常停机； 

设置延时，当并网光伏逆变器达到停机条件后，在时间内不再启机，并将“日落停机标志位”置位，所述标志位用来作为日出启机的标识；

、、为时间参数。

进一步的，所述MPPT算法的调整方法为：并网光伏逆变器在运行中采用MPPT功能一直在搜索功率最大的直流电压值；在低功率情况下，电池功率曲线改变，最大功率点的直流电压不断降低，MPPT搜索精度也随之下降，搜索电压可能过低，会误触发正常停机，因此在低功率情况下，并网光伏逆变器不再启动MPPT功能，采用定电压模式固定运行。 

进一步的，所述定电压模式的功率设置为并网光伏逆变器额定功率的4%。 

本发明的技术效果如下： 

并网光伏逆变器在光伏电站无人值守运行时，能够自动完成日出启机和日落停机功能，且启机和停机一次完成，不会出现多次重复误启停的现象，从而减少了并网接触器动作的次数，延长其寿命；而且该发明不需要增加额外的装置，节约了成本。

附图说明

图1 本发明的日出启机流程图。 

图2 本发明的日落停机流程图。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实现方式进行进一步描述。对应于不同的控制芯片，采用不同的程序语言来实现。本实例工程采用的是TI的DSP28335控制芯片，对此方法按下述流程图和技术细节描述，运用C语言编程实现，将编写完成的程序嵌入光伏逆变器的控制软件之中。 

图1为本发明的日出启机流程图，首先判断电池组件电压是否达到启机电压，达到启机电压后延时，之后才正式启动并网逆变器。接着在并网运行后，判断是否是“日出启机”，如果是“日出启机”，设置延时不再“正常停机”，如果是“故障停机”或者“手动停机”的情况，是不会生效的，因此不会影响逆变器的正常运转。 

图2为本发明的日落停机流程图。首先判断运行功率是否低于门限值，如果满足，则判断为“日落停机”，逆变器停机，延时不再启机，同时置上“日落停机标志位”，此标志位用来作为日出启机的标识。 

MPPT功能的调整：在低功率情况下，当低于时 ，停止MPPT功能，同时指定为运行直流电压。 

对上述流程细节做进一步说明：光伏逆变器控制软件应具备“故障停机”、“手动停机”和“正常停机”三种停机方式。“正常停机”即是逆变器所发功率低于停机功率门限值而触发的停机方式，因为只有在日落时才会发生这种情况，因此通过这种停机方式可以实现日落时光伏逆变器的自动停机。 

随着太阳落山，辐照度逐步降低，逆变器所发功率低于后，切换至MPPT定电压模式，指定为运行直流电压。随着辐照度进一步降低，当逆变器所发功率逐步降低，当低于后，触发“正常停机”，由上面说明可以判断出是“日落停机”，并将“日落停机标志位”置位，此后逆变器处于停机状态，延时不再启机。设置此延时是因为在停机后，虽然光伏电池组件基本已没有功率，但是此时电压仍可能会高于启机电压，如果没有此延时，则在停机后就很有可能立即启机，接着又由于功率过低，又再次停机，此过程有可能会重复2,3次左右，造成光伏逆变器的误启动现象。 

“日落停机”后，此时阳光辐照度很低，基本都是黄昏，因此在第二天日出之前，光伏逆变器都不会再度启机。也即是说，如果是“日落停机”后的第一次光伏逆变器启机，则必然是“日出启机”。因此“日落停机标志位”可以作为是否是“日出启机”的判断标志。 

早晨日出之时，当光伏电池组件的电压达到启机门限值，延时，此时逆变器启机，同时判断“日落停机标志位”是否置位，如果置位，则可以判断此次启机是“日出启机”。启机后，此时的功率非常小，很有可能会触发“正常停机”，造成逆变器的误停机现象，因此在“日出启机”后延时，在此期间禁止“正常停机”，“紧急停机”和“手动停机”仍然有效， 因此在此期间出现故障也是可以“故障停机”的，对光伏逆变器其他功能没有影响。设计延时是为了防止如果出现电网失电过久导致UPS电量耗尽而造成控制板断电的极端情况，在此极端情况出现后，控制板掉电，“日落停机标志位”将会被清除，因此在启机后会不再延时，有可能会发生误启停现象。加入此延时后，会将此种情况的影响降低。 

对于不同的经纬度、不同的组件以及不同的需求，该方法中的各个参数都可以根据情况调整，只要不偏离下述的设计原则即可。对该方法中参数的整定原则做如下进一步的说明。 

切换MPPT至定电压模式的功率：可以设置为光伏逆变器额定功率的4%，在此功率之下，不启动MPPT所带来的功率损失非常小，可以忽略不计。不启动MPPT而采用定电压模式，保证了运行稳定性，防止功率过低误触发正常停机。 

启机延时可以设置为2分钟，这个主要由光伏电厂当地的日出辐照度上升情况来定，设计原则是如果极端情况导致控制板掉电，启机延时之后的输出功率尽量接近或超过“正常停机”功率，使得产生的误启停次数不超过1次。 

启机电压主要取决于应用的需要，启机电压和启机功率成正比关系，希望启机功率稍大，就设置较大的，希望启机功率较小，就设置较小的。 

“正常停机”功率也主要取决于应用的需要，和停机功率成正比关系，希望逆变器运行时间较长，即停机时功率较低，则设置较低的，反之，希望逆变器在低功率时尽快停机，即停机功率相对较大，则设置较高的。 

同时，启机电压、禁止“正常停机”延时、“正常停机”功率和禁止启机延时，这4个参数的整定必须结合在一起考虑：1、和的设置决定了启机后延时了后的逆变器输出功率，此时的逆变器输出功率必须大于“正常停机”功率。2、和决定了正常停机后延时了之后的电池板直流电压，此时的直流电压必须小于启机电压。 

所述定电压模式固定运行直流电压，设置为光伏逆变器标称的MPPT运行直流电压范围的下限。 

对于具体实施方式的理解的描述仅仅是为帮助理解本发明，而不是用来限制本发明的。本领域技术人员均可以利用本发明的思想进行一些改动和变化，只要其技术手段没有脱离本发明的思想和要点，仍然在本发明的保护范围之内。