[发明专利]一种两级式光伏逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及一种两级式光伏逆变器，尤其涉及一种能够防止过温的两级式光伏逆变器，属于电气控制技术领域。

背景技术

目前，光伏逆变器过温保护的方法主要有两种：其一、在控制器内设定一个温度保护阈值T，当逆变器温度t>T时，进行过温保护，逆变器停止输出。同时，逆变器会设置一个温度滞环，宽度为h，当逆变器温度下降到t<T-h时，逆变器重新启动。这种方法虽然能够检测出逆变器的过热状态，并及时保护器件不受损，但是，在T→T-h这段时间内，逆变器是没有输出的，从而降低了光伏系统的发电量。其二、为解决以上方法所存在的问题，提出了高温限功率的方法。具体做法是：设定两个温度阈值T1、T2，且T2>T1。当逆变器温度超过T1但低于T2时，减小输出电流指令，从而减小逆变器输出功率，降低逆变器发热量。如果逆变器在功率限制过程中，温度继续上升超过T2，则停止运行。此方法在控制逆变器温度过快上升的同时使逆变器保持工作，实现了发电最大化。

然而，上述方法第二种只通过减小输出电流指令来限制功率输出，根据光伏曲线的特性，输入电压工作点可能会向最大功率点左边偏移，从而导致输入电压过低而造成逆变器停机。为此，一篇中国发明专利申请（申请号为201210193010.2）提出了一种抬升工作电压指令的方法，当限功率时保证逆变器工作在最大功率点右侧，从而避免停机。但是，对于单级式系统，减小输出电流指令就相当于减小输入电流，根据光伏曲线特性，输入电流减小必然会使输入电压升高。因此，对于单级式系统，不需要电压抬升模块即可实现既减小输出功率又使工作电压抬升的目的。而如果加入电压抬升模块，反而使限流指令与电压抬升指令不容易匹配而可能会造成功率波动。对于两级式系统，该专利的方法通过电压抬升模块抬升MPPT模块的指令电压，使输入电压工作在最大功率点右边，再通过限定输出电流指令来减小输出功率。由于需要对MPPT的指令电压进行抬升后进行母线控制，在响应速度方面不够快速。另外，同时抬升电压指令、限制输出电流指令容易造成输入、输出功率限定不匹配，对影响母线控制的稳定以及输出功率的稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有过温保护方法应用于两级式系统所存在的不足，提供一种两级式光伏逆变器，不仅能够有效控制逆变器整体工作温度，使发电量最大化，同时又解决了通过限制输出电流指令方法可能造成的母线过压问题。

本发明的两级式光伏逆变器，包括DC/DC升压电路、DC/AC逆变电路、MPPT控制模块、DC/DC升压控制模块、DC/AC逆变控制模块，以及用于实时监测DC/DC升压电路和DC/AC逆变电路中功率器件温度的温度检测模块；DC/DC升压电路输入端与光伏阵列输出端相连，输出端与DC/AC电路输入端连接，DC/AC逆变电路的输出端连到电网；DC/DC升压控制模块采用电压、电流双环控制，外环为电压调节器，内环为电流调节器；MPPT控制模块的输出值与采样得到的光伏阵列输入电压值的差作为电压调节器的输入，电压调节器的输出电流指令值经一个限幅器限幅后，作为电流调节器的输入电流指令值；该两级式光伏逆变器还包括过温控制模块，所述过温控制模块的输入连接温度检测模块的输出，其输出与所述限幅器的控制端连接；所述过温控制模块根据温度检测模块所检测的温度对所述限幅器的最大限定幅值进行实时调整，具体如下：当温度检测模块所检测的温度小于等于预设的温度阈值时，以预设的初始最大限定幅值作为当前最大限定幅值；否则，在0与初始最大限定幅值之间调整当前最大限定幅值，温度检测模块所检测的温度与所述温度阈值的差值越大，则当前最大限定幅值越小。

作为本发明的一个优选方案，所述在0与初始最大限定幅值之间调整当前最大限定幅值，具体按照以下方法：以温度检测模块所检测的温度与所述温度阈值的差值作为一个PI控制器的输入，所述PI控制器输出为一个范围在[0，1]之间的幅值限定系数β；根据PI控制器输出的幅值限定系数β，按照下式计算限幅器的当前最大限定幅值I_pvMax并输出至所述限幅器：

I_pvMax=(1-β)I_pvMax0

其中，I_pvMax0为预设的初始最大限定幅值。