專利名稱：一種可變開關頻率提高并網性能的方法
技術領域：
本發明涉及并網逆變器的控制方法，更具體地說是ー種可變開關頻率提高并網性能的方法。
背景技術：
現有的単相或三相開關頻率固定，不管采用單級性，雙極性、控制矢量或其他控制方法，其設定的高頻開關頻率均為固定一個頻率點，然而，針對并網性能指標，要求效率必須大于規定值，并網電流諧波要小于規定值。光伏并網逆變器的并網應用中，由于太陽光照的不確定性，光伏并網發電的能量也是隨著光伏板上太陽光照強弱在不斷變化，也就是說光伏并網逆變器的輸出功率是變化的。在輸出功率比較小的情況下，此時并網電流諧波大，為了減少并網的電流諧波，通常在在開關頻率固定的情況下以増大LC濾波器來實現指標要求，但大的濾波器在輸出功率較大的情況下整機效率低，成本高，溫升差，整機可靠性低。為了解決上述問題，另ー種傳統的解決方法就是固定一個開關頻率下以犧牲成本及通過折中的方式來滿足性能的方法。
發明內容
本發明是為了避免上述現有光伏并網逆變器在并網應用時所存在的不足之處，本發明提出一種通過實時檢測并網逆變器的輸出功率值，動態調整功率開關管的開關頻率值，提高光伏并網逆變器的整機效率。本發明解決技術方案是
實時檢測電網電壓值和并網逆變器的并網電流值，根據電網電壓值和并網電流值計算出并網逆變器的輸出功率值，根據并網逆變器的輸出功率值，動態調整并網逆變器的功率開關管的開關頻率值；按以下步驟
步驟I:將并網逆變器的輸出功率值最低限和最高限的工作范圍劃分成至少兩個檔位，每個檔位對應設定有功率開關管的開關頻率指令值；
步驟2 :在當前控制周期內，檢測電網電壓值和并網逆變器的并網電流值，根據電網電壓值和并網電流值計算出當前并網逆變器的輸出功率值；
步驟3 :根據計算得到的當前并網逆變器的輸出功率值，確定當前并網逆變器的輸出功率值所處劃分的檔位所對應設定的功率開關管的開關頻率指令值；
步驟4 :將當前功率開關管的開關頻率值與當前并網逆變器的輸出功率值所處劃分的檔位所對應設定的功率開關管的開關頻率指令值進行比較，若當前功率開關管的開關頻率值與當前并網逆變器的輸出功率值所處劃分的檔位所對應設定的功率開關管的開關頻率指令值不相等，則在下一個控制周期并網逆變器的逆變過零點時，將功率開關管的開關頻率值調整到前ー控制周期并網逆變器的輸出功率值所處劃分的檔位所對應設定的開關頻率指令值。其中，所述并網逆變器的輸出功率值為低值檔位，則所對應功率開關管的開關頻率指令值為高值；所述并網逆變器的輸出功率值為高值檔位時，則所對應的功率開關管的開關頻率指令值為低值。當并網逆變器的輸出功率值位于所劃分其中ー個檔位中時，持續一段時間后確定并網逆變器的輸出功率值位于該檔位。在一具體實施例中，當并網逆變器的輸出功率值位于所劃分其中一個檔位中吋，持續2-20秒后確定并網逆變器的輸出功率值位于該檔位。本發明的ー種可變開關頻率提高并網性能的方法可以采用硬件方式實現或采用軟件方式實現，還可以采用硬件和軟件結合的方式實現。本發明的優點
(1)克服了傳統固定一個開關頻率下以犧牲成本及通過折中的方式來滿足并網逆變器性能的方法；
(2)通過調整功率開關管的開關頻率的方法，改善了并網逆變器的輸出功率在較小情況下并網電流諧波差的問題，降低對電網的污染，同時可以兼顧并網逆變器的輸出功率在較大情況下，降低功率開關管的開關頻率以減少并網逆變器的開關損耗，提高逆變效率；
(3)減小LC濾波器的體積，降低成本，改善溫升，降低成本，提高系統可靠性的優點；
(4)提高并網逆變器的逆變效率。
圖I為并網逆變器的輸出功率檔位判斷流程圖。圖2為根據不同并網逆變器的輸出功率檔位得到功率開關管的開關頻率指令流程圖。
具體實施例方式本發明涉及ー種可變開關頻率提高并網性能的方法是預先設定出不同并網逆變器的輸出功率值最低限和最高限的工作范圍劃分成至少兩個檔位，每個輸出功率范圍的檔位段對應設有合適的開關頻率指令值，在當前控制周期內，通過電壓傳感器實時采樣電網電壓值，通過電流傳感器采樣檢測并網電流值，進而計算出并網逆變器的當前輸出功率值，井根據并網逆變器的輸出功率值所處劃分的檔位所對應設定的功率開關管的開關頻率指令值，將功率開關管的開關頻率值與所述輸出功率值所處劃分的檔位所對應設定的功率開關管的開關頻率指令值進行比較，進而調整對應的開關頻率，以提高輸出功率全范圍內的并網性能。參見附圖I所示，并網逆變器的輸出功率的最低限和最高限為100%的額定功率的工作范圍，為了不至于過頻繁地調整功率開關管的開關頻率值，控制系統中將并網逆變器的輸出功率為0-100%額定功率的范圍分成四個檔。步驟I :將并網逆變器的輸出功率最低限和最高限的工作范圍劃分成四個檔位，每個檔位對應設定有功率開關管的開關頻率指令值；即當并網逆變器的輸出功率的有效值小于25%的額定功率且持續IOs時，此時認為并網逆變器的輸出功率檔位等于1，當并網逆變器的輸出功率的有效值大于25%且小于50%的額定功率且持續IOs吋，此時認為并網逆變器的輸出功率檔位等于2，當并網逆變器的輸出功率的有效值大于50%且小于75%的額定功率且持續IOs時，此時認為并網逆變器的輸出功率檔位等于3，當并網逆變器的輸出功率的有效值大于75%的額定功率且持續IOs時，此時認為并網逆變器的輸出功率檔位等于4 ;當并網逆變器的輸出功率檔位為1，功率開關管的開關頻率指令為6KHz，當并網逆變器的輸出功率檔位為2，功率開關管的開關頻率指令為5KHz，當并網逆變器的輸出功率檔位為3，功率開關管的開關頻率指令為4KHz，當并網逆變器的輸出功率檔位為4，功率開關管的開關頻率指令為3KHz。步驟2 :在當前控制周期內，通過電壓傳感器實時采樣電網電壓值，通過電流傳感器采樣檢測并網電流值，根據電網電壓值和并網電流值計算出當前并網逆變器的輸出功率。步驟3 :根據計算得到的當前并網逆變器的輸出功率值，確定該并網逆變器的輸出功率值所處劃分的檔位所對應設定的功率開關管的開關頻率指令值。步驟4 :將當前功率開關管的開關頻率值與當前并網逆變器的輸出功率值所處劃分的檔位所對應設定的功率開關管的開關頻率指令值進行比較，若當前功率開關管的開關頻率值與當前并網逆變器的輸出功率值所處劃分的檔位所對應設定的功率開關管的開關頻率指令值不相等，則在下一個控制周期并網逆變器的逆變過零點時，將功率開關管的開關頻率值調整到前ー控制周期并網逆變器的輸出功率值所處劃分的檔位所對應設定的開關頻率指令值。具體程序的工作流程如圖2所示。當并網逆變器的輸出功率檔位等于1，若此時功率開關管的開關頻率不等于6KHz，為保證系統的可靠性，在逆變輸出過零點時，調整功率開關管的頻率為6KHz ;當并網逆變器的輸出功率檔位等于2，若此時功率開關管的開關頻率不等于5KHz，為保證系統的可靠性，在逆變輸出過零點時，調整功率開關管的頻率為5KHz ；當并網逆變器的輸出功率檔位等于3，若此時功率開關管的開關頻率不等于4KHz，為保證系統的可靠性，在逆變輸出過零點時，調整功率開關管的頻率為4KHz ;當并網逆變器的輸出功率檔位等于4，若此時功率開關管的開關頻率不等于3KHz，為保證系統的可靠性，在逆變輸出過零點時，調整功率開關管的頻率為3KHz。本發明可用于光伏領域，當太陽光照的增強，并網逆變器的輸出功率也増大，此時并網的電流諧波較小，可通過降低功率開關管的開關頻率值來減少并網逆變器的開關損耗，提高并網逆變器的逆變效率；當太陽光照的較弱，并網逆變器的輸出功率也降低，此時并網的電流諧波較大，通過提高功率開關管的開關頻率值來減少并網的電流諧波，總而言之，根據并網逆變器的輸出功率值來動態調整功率開關管的開關頻率值，有利提高并網逆變器的性能。上述實施例僅用來進ー步說明本發明的ー種可變開關頻率提高并網性能的方法，但本發明并不局限于實施例，本領域的技術人員可以意識到，結合本發明說明書所公開描述的ー種可變開關頻率提高并網性能的方法能夠采用硬件方式實現，也可以采用軟件方式實現，還可以采用硬件和軟件結合的方式實現，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發明技術方案的保護范圍內。權利要求
1.ー種可變開關頻率提高并網性能的方法，其特征在于實時檢測電網電壓值和并網逆變器的并網電流值，根據電網電壓值和并網電流值計算出并網逆變器的輸出功率值，根據并網逆變器的輸出功率值，動態調整并網逆變器的功率開關管的開關頻率值；按以下歩驟 步驟I:將并網逆變器的輸出功率值最低限和最高限的工作范圍劃分成至少兩個檔位，每個檔位對應設定有功率開關管的開關頻率指令值； 步驟2:在當前控制周期內，檢測電網電壓值和并網逆變器的并網電流值，根據電網電壓值和并網電流值計算出當前并網逆變器的輸出功率值； 步驟3 :根據計算得到的當前并網逆變器的輸出功率值，確定當前并網逆變器的輸出功率值所處劃分的檔位所對應設定的功率開關管的開關頻率指令值； 步驟4 :將當前功率開關管的開關頻率值與當前并網逆變器的輸出功率值所處劃分的檔位所對應設定的功率開關管的開關頻率指令值進行比較，若當前功率開關管的開關頻率值與當前并網逆變器的輸出功率值所處劃分的檔位所對應設定的功率開關管的開關頻率指令值不相等，則在下一個控制周期并網逆變器的逆變過零點時，將功率開關管的開關頻率值調整到前ー控制周期并網逆變器的輸出功率值所處劃分的檔位所對應設定的開關頻率指令值。
2.根據權利要求I所述的ー種可變開關頻率提高并網性能的方法，其特征在于所述并網逆變器的輸出功率值為低值檔位，則所對應功率開關管的開關頻率指令值為高值；所述并網逆變器的輸出功率值為高值檔位時，則所對應的功率開關管的開關頻率指令值為低值。
3.根據權利要求I所述的ー種可變開關頻率提高并網性能的方法，其特征在于當并網逆變器的輸出功率值位于所劃分其中ー個檔位中時，持續一段時間后確定并網逆變器的輸出功率值位于該檔位。
4.根據權利要求3所述的ー種可變開關頻率提高并網性能的方法，其特征在于當并網逆變器的輸出功率值位于所劃分其中ー個檔位中時，持續2-20秒后確定并網逆變器的輸出功率值位于該檔位。
全文摘要
本發明公開了一種可變開關頻率提高并網性能的方法，該方法是通過實時檢測電網電壓值和并網逆變器的并網電流值，計算并網逆變器的輸出功率值，根據并網逆變器的輸出功率值，動態調整并網逆變器的功率開關管的開關頻率值。本發明通過調整功率開關管的開關頻率的方法，改善了并網逆變器的輸出功率在較小情況下并網電流諧波差的問題，降低對電網的污染，同時可以兼顧并網逆變器的輸出功率在較大情況下提高逆變效率，減小LC濾波器的體積，降低成本，改善溫升，降低成本，提高系統可靠性的優點。
文檔編號H02J3/38GK102751742SQ20121025927
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月25日 優先權日2012年7月25日
發明者曾春保, 陳四雄, 陳成輝 申請人:漳州科華技術有限責任公司