光伏電站中并網(wǎng)逆變器的循環(huán)主從群控方法

1、(19)中民*CN102110991A*(12)發(fā)明專利申請(10)申請公布號 CN 102110991(43)申請公布日 2011.06.29A(21)申請?zhí)?01110079773.X(22)申請日2011.03.31(71)申請人山億新能源地址 214174 江蘇省無錫市惠山區(qū)18-1 號 1312 室路(72)發(fā)明人高周謙(74)專利機構(gòu) 北京品源專利11332珍人(51)Int.Cl.H02J 3/38 (2006.01)權(quán)利要求書 1 頁說明書 4 頁附圖 3 頁(54) 發(fā)明名稱光伏電站中并網(wǎng)逆變器的循環(huán)主從群控方法(57) 摘要一種用于光伏電站中的多個并網(wǎng)逆變器的循環(huán)主從群控方

2、法，其中，光伏電站中的多個并網(wǎng)逆變器之一為主控逆變器，其余并網(wǎng)逆變器為從機并網(wǎng)逆變器，該主控逆變器從機并網(wǎng)逆變器，其中，所述多個并網(wǎng)逆變器彼此通信，每一并網(wǎng)逆變器將自身的工作狀態(tài)器并接收其它并網(wǎng)逆變器給其它并網(wǎng)逆變的工作狀態(tài)信息 ；所述主控逆變器在預(yù)定條件滿足一從機并網(wǎng)逆變器信號以指示該另一從機并網(wǎng)逆變器輪換作為主控逆變器運行，并使自身作為從機并網(wǎng)逆變器運行。利用本發(fā)明的循環(huán)主從群控方法，能夠使光伏電站系統(tǒng)的發(fā)電效率最優(yōu)化，提高規(guī)?；夥⒕W(wǎng)電站的整體系統(tǒng)效率，使得各并網(wǎng)逆變器的運行時間更加均衡，延長使用。CN 102110991 A權(quán)利要求書CN 102110991 A1/1 頁1. 一種用

3、于光伏電站中的多個并網(wǎng)逆變器的循環(huán)主從群控方法，其中，光伏電站中的多個并網(wǎng)逆變器之一為主控逆變器，其余并網(wǎng)逆變器為受主控逆變器的從機并網(wǎng)逆變器，其特征在于，所述多個并網(wǎng)逆變器彼此通信，每一并網(wǎng)逆變器將自身的工作狀態(tài)信息發(fā)送給其它并網(wǎng)逆變器并接收其它并網(wǎng)逆變器的工作狀態(tài)信息 ；所述主控逆變器在預(yù)定信號以指示該另一從機并網(wǎng)逆變器輪換作為條件滿足一從機并網(wǎng)逆變器主控逆變器運行，并使自身作為從機并網(wǎng)逆變器運行。2. 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的循環(huán)主從群控方法，其特征在于，所述主控逆變器在滿足預(yù)定條件自最近一次啟動后持續(xù)運行時間最長的另一并網(wǎng)逆變器停機信號，或者最近一次停機后持續(xù)時間最長的另一并網(wǎng)逆變器發(fā)

4、出啟動信號，以指示該并網(wǎng)逆變器輪換作為主控逆變器運行，并使自身切換為從機并網(wǎng)逆變器運行。3. 根據(jù)權(quán)利要求 2 所述的循環(huán)主從群控方法，其特征在于，通過器局域網(wǎng)總線發(fā)送所述工作狀態(tài)信息，且工作狀態(tài)信息包括運行和 / 或停止狀態(tài)信息，和持續(xù)運行時長信息。4. 根據(jù)權(quán)利要求1，2 或3 所述的循環(huán)主從群控方法，其特征在于，在陣列工作電壓高于預(yù)設(shè)上限值且并網(wǎng)功率上升時，所述主控逆變器啟動另一從機并網(wǎng)逆變器并指示其作為主控逆變器。5. 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的循環(huán)主從群控方法，其特征在于，在主控逆變器的并網(wǎng)功率下降，且光伏陣列電壓誤差超出預(yù)設(shè)下限值時，主控逆變器指示自最近一次啟動后持續(xù)運行時間最長的從

5、機并網(wǎng)逆變器停機，且主控逆變器在所有的從機并網(wǎng)逆變器都停機后停止發(fā)電。6. 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的循環(huán)主從群控方法，其特征在于，當主控逆變器出本機超過額定功率運行時直流電壓環(huán)調(diào)節(jié)，切換到從機并網(wǎng)逆變器工作模式，并將另一從機并網(wǎng)逆變器設(shè)置為主控逆變器。2說明書CN 102110991 A1/4 頁光伏電站中并網(wǎng)逆變器的循環(huán)主從群控方法技術(shù)領(lǐng)域0001本發(fā)明涉及新能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及運用于光伏電站、特別是MW( 兆瓦 ) 級光伏電站中的多個并網(wǎng)逆變器的群控技術(shù)。背景技術(shù)0002 隨著能源緊張和環(huán)境問題的日益嚴重，新能源發(fā)電技術(shù)，如風力發(fā)電和光伏發(fā)電等越來越受到人們的重視。風力發(fā)

6、電由于單機容量大、成本低，在現(xiàn)階段更具有吸引力，在世界范圍內(nèi)其總裝機容量得到了快速的增長。當前，風力發(fā)電正在朝著更大的單機容量發(fā)展，兆瓦級機組在國外已經(jīng)投入大規(guī)模商業(yè)運行，5 6 兆瓦的機組也已開始試運行。相應(yīng)的，大容量機組對并網(wǎng)逆變器的容量提出了更高的要求。為了滿足大容量的要求，需進行逆變器的并聯(lián)擴容。0003在集中供電等中、大型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，如果采用單個大功率并網(wǎng)逆變器，從系統(tǒng)運行效率方面而言是不盡合理的，其空載損耗較大。即使在日照不強的情況下，整個設(shè)備也都處于運行狀態(tài)，此時電源負載率極低，因而系統(tǒng)效率極低。而且，如果系統(tǒng)的光伏陣列容量很大，配置相應(yīng)的大型并網(wǎng)逆變器也是相當。如果采用

7、多個并網(wǎng)逆變器運行，與采用一個大功率并網(wǎng)逆變器時相比，雖然可靠性及冗余度有所提高，但是不能充分利用有效日照，不能達到系統(tǒng)效率最優(yōu)化。目前，雖有文獻提出群控技術(shù)，但多數(shù)是基于采用集中的群控器，或者是采用固定主從模式的群控技術(shù)。但是，對于集中的群控器方式，一旦實現(xiàn)集中的群控器發(fā)生故障，則整個系統(tǒng)將處于癱瘓狀態(tài) ；而對于固定主從模式的群控技術(shù)而言，其缺點在于主控機逆變器運行時間最長，從機逆變器運行時間不均衡。因此，需要一種新的關(guān)于光伏電站中多個并網(wǎng)逆變器的群控技術(shù)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上問題。發(fā)0004以上問題，本發(fā)明提出了一種用于光伏電站中的多個并網(wǎng)逆變器的循環(huán)主從群控方法。采用該循環(huán)主從群控

8、方法，能夠?qū)崿F(xiàn)多個并網(wǎng)逆變器的并聯(lián)運行，在變化的日照強度條件下，由所述多個并網(wǎng)逆變器中的主控逆變器 ( 簡稱為“主控機”) 發(fā)的指令不同數(shù)量的其它從機并網(wǎng)逆變器 ( 簡稱為“從機”)，以使系統(tǒng)的發(fā)電效率最優(yōu)化，進一步提高規(guī)?；夥⒕W(wǎng)電站的整體系統(tǒng)效率，并且使得各并網(wǎng)逆變器的運行時間更加均衡，提高個并網(wǎng)逆變器及整個系統(tǒng)的使用。0005為克服以上技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種用于光伏電站中的多個并網(wǎng)逆變器的循環(huán)主從群控方法，其中，光伏電站中的多個并網(wǎng)逆變器之一為主控逆變器，其余并網(wǎng)逆變器為受主控逆變器的從機并網(wǎng)逆變器，其中，所述多個并網(wǎng)逆變器彼此通信，每一并網(wǎng)逆變器將自身的工作狀態(tài)給其它并網(wǎng)逆變器并接

9、收其它并網(wǎng)逆變器的工作狀態(tài)信息 ；主控逆變器在預(yù)定條件滿足一從機并網(wǎng)逆變器信號以指示該另一從機并網(wǎng)逆變器輪換作為主控逆變器運行，并使自身作為從機并網(wǎng)逆變器運行。3說明書CN 102110991 A2/4 頁0006優(yōu)選另一并網(wǎng)逆變器控逆變器在滿足預(yù)定條件自最近一次啟動后持續(xù)運行時間最長的停機信號以停止該并網(wǎng)逆變器的運行，或者最近一次停機后持續(xù)時間最長的另一并網(wǎng)逆變器發(fā)出啟動信號，以指示該并網(wǎng)逆變器輪換作為主控逆變器運行，并使自身切換為從機并網(wǎng)逆變器運行。0007優(yōu)選地，通過器局域網(wǎng)總線所述工作狀態(tài)信息，且工作狀態(tài)信息包括運行和 / 或停止狀態(tài)信息，持續(xù)運行時長信息。0008優(yōu)選地，在陣列工作電

10、壓高于預(yù)設(shè)的上限值且并網(wǎng)功率上升時，所述主控逆變器啟動另一從機并網(wǎng)逆變器并指示其作為主控逆變器。0009優(yōu)選地，在主控逆變器的并網(wǎng)功率下降，且光伏陣列電壓誤差超過預(yù)設(shè)的下限值時，主控逆變器指示自最近一次啟動后持續(xù)運行時間最長的從機并網(wǎng)逆變器停機，且主控逆變器在所有的從機并網(wǎng)逆變器都停機后停止發(fā)電。0010優(yōu)選地，當主控逆變器出本機超過額定功率運行時直流電壓環(huán)調(diào)節(jié)，切換到從機并網(wǎng)逆變器工作模式，并將另一從機并網(wǎng)逆變器設(shè)置為主控逆變器。0011采用本發(fā)明提出的多個并網(wǎng)逆變器的循環(huán)主從方法，能夠克服并網(wǎng)逆變器的集中式群控方式和固定主從群控方式的缺點。附圖說明0012下面根據(jù)實施例和附圖對本發(fā)明進行詳

11、細說明。0013圖 1(a) 是根據(jù)本發(fā)明一實施例的主控逆變器提供信號的功能框圖 ；0014圖 1(b) 是根據(jù)本發(fā)明一實施例的從機并網(wǎng)逆變器接收信號的示意圖 ；0015圖 2 是根據(jù)本發(fā)明一實施例在條件 1 下各個并網(wǎng)逆變器的運行邏輯的示意圖 ；0016圖 3 是根據(jù)本發(fā)明一實施例在條件 2 下各個并網(wǎng)逆變器的運行邏輯的示意圖 ；0017圖 4 是根據(jù)本發(fā)明一實施例在條件 3 下各個并網(wǎng)逆變器的運行邏輯的示意圖。具體實施方式0018以下給出了本發(fā)明中提供的多個并網(wǎng)逆變器的循環(huán)主從群控方法的一個具體實施例。0019根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供的關(guān)于多個并網(wǎng)逆變器的循環(huán)主從模式是將系統(tǒng)中每一個并

12、聯(lián)運行的光伏逆變器輪流作為主控機，且任何時候僅有一個主控機，其余均為從機。假設(shè)系統(tǒng)中配置了 N 個并聯(lián)的并網(wǎng)逆變器 1，2，3，.，K，.，N，為這些并網(wǎng)逆變器分別分配地址 adr1，adr2，.，adrK，.，adrN，每一個逆變器都將自身的工作狀態(tài)信息通過 CAN 總線( 即器局域網(wǎng)總線)給其它的逆變器，同時也接收其它逆變器發(fā)送的工作狀態(tài)信息，其中，工作狀態(tài)信息能夠使得接收該信息的逆變器知曉該信息的逆變器的各種工作狀態(tài)參數(shù)，例如包括運行和 / 或停止信號，自最近一次啟動后持續(xù)運行的時長，自最近一次停機后的持續(xù)時間，等等。如圖 1(a) 所示，在本實施例的，主控機 K 的電壓環(huán) PI( 比例

13、) 調(diào)節(jié)器根據(jù)光伏陣列電壓誤差調(diào)整并網(wǎng)功率，機組增減識別模塊 ID 根據(jù)光伏陣列電壓誤差和并網(wǎng)功率進行，當誤差超出預(yù)設(shè)的上限值且并網(wǎng)功率增加一逆變器(K+1) 發(fā)出信號SadrK 1，并以逆變器(K+1) 為主控機，或者當誤差超出預(yù)設(shè)的下限值且并網(wǎng)功率下降指定的從機發(fā)出信號 SadrK 04說明書CN 102110991 A3/4 頁來停止該從機。在這里，各個逆變器可共享光伏陣列指令工作電壓。并且，此處的信號可以采用任何其它表示形式，只要能夠指示接收該信號的逆變器根據(jù)信號進行工作狀態(tài)更新即可。如圖 1(b) 所示，從機逆變器 (K+1) 接收信號 SadrK，并相應(yīng)地設(shè)置自身的工作狀態(tài)，例如，

14、在收到 SadrK 1 時將自身輪換為主控逆變器，而在收到 SadrK 0 時將自身設(shè)置為從機逆變器。0020在全天日照的條件下，該循環(huán)主從模式各并聯(lián)運行的逆變器按照“最先啟動最先停機”原則運行，即自最近一次啟動后持續(xù)時間最長的逆變器優(yōu)先停止工作，自最近一次停機后持續(xù)時間最長的逆變器優(yōu)先啟動工作。該原則可以與本發(fā)明的任何實施例結(jié)合使用。0021下面具體描述具體的0022(1) 初始化模式。0023 在開始時，將地址為 adr1 的并網(wǎng)逆變器設(shè)為主控機，將其它逆變器設(shè)為從機，各逆變器的狀態(tài) SadrK 0，處于停機狀態(tài)，其中 K 1，2，.，N ；N 為并聯(lián)的并網(wǎng)逆變器的數(shù)目 ；0024 (2)

15、 并網(wǎng)逆變器 K 啟動的條件0025 若并網(wǎng)逆變器 (K-1) 為主控機，且陣列工作電壓高于預(yù)設(shè)的上限值且并網(wǎng)功率上升時，則可以啟動并網(wǎng)逆變器 K 投入運行，并將本機 ( 并網(wǎng)逆變器 K) 的狀態(tài) SadrK 1 發(fā)送給其它逆變器。0026 (3) 從機模式 ( 即，從機并網(wǎng)逆變器所處的工作模式 ) 運行條件0027當處于主控機模式 ( 即，主控機逆變器所處的工作模式 ) 的逆變器 K出本機超過額定功率運行時控機。直流電壓環(huán)調(diào)節(jié)，切換到從機模式，并將逆變器 (K+1) 設(shè)置為主0028(4) 每個并網(wǎng)逆變器停止運行的條件0029從機只能在接收到主控機發(fā)出停機命令時才能停止發(fā)電。主控機的并網(wǎng)功率

16、下降，且光伏陣列電壓誤差超出預(yù)設(shè)的下限值時，主控機逆變器 K 指示自最近一次啟動后持續(xù)運行時間最長的從機逆變器最先停機，若所有的從機都停止，則主控機才停止發(fā)電。0030下面結(jié)合結(jié)合圖 2、圖 3 和圖 4 對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。0031條件 1 ：所有逆變器無故障、全天天氣晴朗、沒有多云 ( 見圖 2)。0032在條件 1 下，早晨到中午期間，日照度逐漸增強，各個逆變器 1，2，.，N 的啟動順序為 ：逆變器 1 逆變器 2 . 逆變器N ；中午到傍晚期間，日照度逐漸減弱，各個逆變器的停止運行順序也為 ：逆變器 1 逆變器 2 . 逆變器N ；最后，逆變器 N 為主控機。如圖 2 所

17、示，其中，“M”表示當前逆變器為主控逆變器，“S”表示當前逆變器為從機逆變器， “狀態(tài)”表示逆變器的狀態(tài)，其中“1”表示啟動運行狀態(tài)，而“0”表示停機狀態(tài) ；這些附圖標記在圖 3 和圖 4 中具有相同的含義。在圖 2 中，(a) 表示逆變器 1 啟動，并且為主控逆變器，其余逆變器為從機逆變器 ；(b) 表示逆變器 2 啟動且輪換作為主控逆變器，原來的主控逆變 器 1 變?yōu)閺臋C逆變器 ；以此類推，(c) 表示逆變器 N 啟動并輪換作為主控逆變器 ；(d) 表示主控逆變器 N從機逆變器 1 將其設(shè)為停機狀態(tài)，(e) 表示主控逆變器 N從機逆變器 2 將其設(shè)為停機狀態(tài)，(f) 表示主控逆變器N 在將

18、所有其余從機逆變器設(shè)為停機狀態(tài)后，將自身設(shè)為停機狀態(tài)。若各逆變器板夜間不停電，由于內(nèi)存記憶功能，到第二天清晨，5說明書CN 102110991 A4/4 頁并網(wǎng)逆變器的啟動順序變?yōu)?：逆變器 N 逆變器 1 . 逆變器 (N-1)，到傍晚全部逆變器停機時，逆變器 (N-1) 為主控機。0033 條件 2 ：并網(wǎng)逆變器沒有全部投入運行，例如，只有逆變器 1，.，K-1 共計 (K-1) 個逆變器投入運行，其余逆變器為停機狀態(tài)，且此時逆變器 (K-1) 為主控機，如圖 3 中 (a) 所示。0034 在條件2 下，若出現(xiàn)一片烏云，光照度降低，則主控機指示最先啟動的從機( 如 ：逆變器 1) 停止發(fā)電，如圖 3 中 (b) 所示 ；待烏云消失后，光照度變強，并不啟動逆變器 1 從機， 而是由主控機逆變器 (K-1) 發(fā)出指令順序啟動下一個從機( 即，逆變器 K)，通過輪換循環(huán)，逆變器 K 變?yōu)橹骺貦C，逆變器 (K-1) 則切換為從機，如圖 3 中 (c) 所示。0035 條件 3 ：中午時分，所有并網(wǎng)逆變器全部投入運行 ( 假設(shè)此時逆變器N 為主控機)。0036 在條件 3 下，若出現(xiàn)一片烏云遮擋，照度變?nèi)酰瑒t主控機發(fā)出命令指示最先啟動的逆變器 1 從機停止運行，如圖 4 中 (a) 所示。當烏云消失后，逆變器