ISOP逆变器组合系统的控制方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种ISOP逆变器组合系统的控制方法、装置及电子设备。

背景技术

为了早日实现“碳达峰、碳中和”的目标，应逐渐减少传统化石能源的使用，并开发如太阳能、氢能等新型绿色能源，使可再生能源占据能源发展的主要地位，实现电力行业的能源转型。太阳能作为一种不可或缺的可再生能源，具有可持续性好、无排放污染、燃料成本低和使用寿命长的优点，因此占据了新能源发电的重要地位。根据全国电力工业数据显示，2021年1～10月份，光伏发电装机容量约为2.8亿千瓦，同比增长了23.7％。预计到2025年，我国光伏发电装机容量将达到5.6亿千瓦。由此可见，光伏发电已成为我国新能源发电的主力军。

光伏阵列由光伏电池的串联或并联组成，光伏逆变器作为连接光伏阵列与电网接口及电力负荷的核心单元，起到了传递、处理能量的关键作用，其传递结果将直接影响电网的稳定性和电能的使用效率，是整个光伏并网系统中不可或缺的组成部分。从长远来看，光伏发电装机容量的逐年增长为光伏逆变器的可靠性、稳定性及使用效率提出了更高的要求。

单台大容量并网逆变器存在设计复杂、器件成本较高、占地面积大等缺陷，为此需将多个逆变器并联运行，但并联运行的各逆变器存在负荷分布不均衡，各逆变器的输出电压存在大小差异，导致各逆变器中个别逆变器存在逆流现象，影响光伏发电系统的稳定运行。

发明内容

本发明提供了一种ISOP逆变器组合系统的控制方法、装置及电子设备，能够在提高光伏发电单台容量的同时，保证光伏发电的稳定性。

第一方面，本发明提供了一种ISOP逆变器组合系统的控制方法，该ISOP 逆变器组合系统包括多个逆变器，各逆变器的输入侧串联连接，各逆变器的输出侧并联连接，该控制方法包括：获取各逆变器的输出电流；计算各逆变器的输出电流和目标电流之间的误差；比较各误差得到比较结果，并基于比较结果和误差，确定各逆变器中开关管的占空比；基于各逆变器的占空比，调节各逆变器中开关管，使得各逆变器输出均衡。

本发明提供一种ISOP逆变器组合系统的控制方法，通过设置输入串联输出并联的ISOP逆变器组合系统，提高了逆变器输入侧的输入电压，保证连接母线的电压稳定，提高了光伏发电单台容量。进一步的，本发明通过计算各逆变器的输出电流和目标电流之间的误差，确定各误差之间的比较结果，基于比较结果和误差，确定各逆变器中开关管的占空比，调节各逆变器的负荷，使各逆变器输出平衡，保证光伏发电系统的稳定运行。

在一种可能的实现方式中，比较各误差得到比较结果，包括：计算各误差的平均值；基于各误差和平均值，确定比较结果，比较结果包括各误差与平均值的差值。

在一种可能的实现方式中，基于比较结果和误差，确定各逆变器中开关管的占空比，包括：对于任一逆变器，基于误差，PI计算得到目标控制量；将该逆变器的误差与平均值的差值负反馈至目标控制量，计算得到该逆变器的占空比。

在一种可能的实现方式中，该控制方法还包括：获取ISOP逆变器组合系统的输出电压和输出电流；确定输出电压和输出电流的相位差；基于相位差，确定各逆变器中开关管，在各周期处于导通状态的起始时刻。

在一种可能的实现方式中，将该逆变器的误差与平均值的差值负反馈至目标控制量，计算得到该逆变器的占空比，之后还包括：获取各逆变器输入侧的电感电流；基于各逆变器的电感电流的差异，确定该逆变器的第二反馈量；将第二反馈量，反馈至目标控制量，重新计算逆变器的占空比。

在一种可能的实现方式中，该控制方法还包括：对于任一逆变器，获取该逆变器的电感电流的实时值和平均值；基于实时值和平均值，确定该逆变器的电感的脉动系数；基于脉动系数，修正该逆变器中开关管的占空比；基于修正后的占空比，调节该逆变器的开关管。

第二方面，本发明实施例提供了一种ISOP逆变器组合系统的控制装置， ISOP逆变器组合系统包括多个逆变器和控制装置，各逆变器的输入侧串联连接，各逆变器的输出侧并联连接，控制装置包括：通信模块，用于获取各逆变器的输出电流；处理模块，用于计算各逆变器的输出电流和目标电流之间的误差；比较各误差得到比较结果，并基于比较结果和误差，确定各逆变器中开关管的占空比；基于各逆变器的占空比，调节各逆变器中开关管，使得各逆变器输出均衡。

在一种可能的实现方式中，处理模块，具体用于计算各误差的平均值；基于各误差和平均值，确定比较结果，比较结果包括各误差与平均值的差值。

在一种可能的实现方式中，处理模块，具体用于对于任一逆变器，基于误差，PI计算得到目标控制量；将该逆变器的误差与平均值的差值负反馈至目标控制量，计算得到该逆变器的占空比。

在一种可能的实现方式中，通信模块，还用于获取ISOP逆变器组合系统的输出电压和输出电流；处理模块，还用于确定输出电压和输出电流的相位差；基于相位差，确定各逆变器中开关管，在各周期处于导通状态的起始时刻。

在一种可能的实现方式中，通信模块，还用于获取各逆变器输入侧的电感电流；处理模块，还用于基于各逆变器的电感电流的差异，确定该逆变器的第二反馈量；将第二反馈量，反馈至目标控制量，重新计算逆变器的占空比。

在一种可能的实现方式中，通信模块，还用于对于任一逆变器，获取该逆变器的电感电流的实时值和平均值；处理模块，还用于基于实时值和平均值，确定该逆变器的电感的脉动系数；基于脉动系数，修正该逆变器中开关管的占空比；基于修正后的占空比，调节该逆变器的开关管。

第三方面，本发明实施例提供了一种ISOP逆变器组合系统，其特征在于，该ISOP逆变器组合系统包括多个逆变器和如上述第二方面以及第二方面中任一种可能的实现方式所述的控制装置，其中，各逆变器的输入侧串联连接，各逆变器的输出侧并联连接。

第四方面，本发明实施例提供了一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序执行如上述第一方面以及第一方面中任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

第五方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面以及第一方面中任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

上述第二方面至第五方面中任一种实现方式所带来的技术效果可以参见第一方面对应实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种ISOP逆变器组合系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种ISOP逆变器组合系统的控制方法的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种ISOP逆变器组合系统的控制方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种ISOP逆变器组合系统的控制方法的流程示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种ISOP逆变器组合系统的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种ISOP逆变器组合系统的控制方法的流程示意图；

图7是本发明实施例提供的一种ISOP逆变器组合系统的控制装置的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

在本发明的描述中，除非另有说明，“/”表示“或”的意思，例如，A/B可以表示A或B。本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和 B，单独存在B这三种情况。此外，“至少一个”“多个”是指两个或两个以上。“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念，便于理解。

此外，本申请的描述中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选的还包括其他没有列出的步骤或模块，或可选的还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图通过具体实施例来进行说明。

图1为本发明实施例提供的一种ISOP逆变器组合系统的结构示意图。该ISOP逆变器组合系统的输入端连接光伏组件，该ISOP逆变器组合系统的输出端连接交流母线，该ISOP逆变器组合系统包括：第一逆变器和第二逆变器。

示例性的，第一逆变器和第二逆变器可以为电流型逆变器。

本申请实施例中，第一逆变器输入侧的正极连接ISOP逆变器组合系统的正输入端，第一逆变器输入侧的负极与第二逆变器输入侧的正极连接，第二逆变器输入侧的负极连接ISOP逆变器组合系统的负输入端。

本申请实施例中，第一逆变器输出侧的第一端与第二逆变器输出侧的第一端连接，连接ISOP逆变器组合系统的第一输出端；第一逆变器输出侧的第二端与第二逆变器输出侧的第二端连接，连接ISOP逆变器组合系统的第二输出端。

本发明提供一种ISOP逆变器组合系统，通过将两台逆变器组合在一起构成ISOP逆变器组合系统，第一逆变器和第二逆变器输入串联，提高了逆变器输入侧的输入电压，即提高了光伏发电单台容量。同时，第一逆变器和第二逆变器输出并联，保证连接母线的电压稳定，从而在提高光伏发电单台容量的同时，保证光伏发电的稳定性。

需要说明的是，本发明利用各逆变器的输入侧串联和输出侧并联来减小开关器件所承受的输入侧电压应力及输出侧电流应力，每个逆变器承担相同的平均功率。该组合系统易于扩展模块数量并显著降低并网逆变器的开发成本。

图2为本发明实施例提供的一种ISOP逆变器组合系统的控制方法的流程示意图。该ISOP逆变器组合系统包括多个逆变器，各逆变器的输入侧串联连接，各逆变器的输出侧并联连接，示例性的，该ISOP逆变器组合系统可以为如图1所示的ISOP逆变器组合系统。该控制方法包括步骤S101-S104。执行主体为ISOP逆变器组合系统的控制装置。

S101、获取各逆变器的输出电流。

S102、计算各逆变器的输出电流和目标电流之间的误差。

S103、比较各误差得到比较结果，并基于比较结果和误差，确定各逆变器中开关管的占空比。

作为一种可能的实现方式，控制装置可以计算各误差的平均值；基于各误差和平均值，确定比较结果，比较结果包括各误差与平均值的差值。

作为一种可能的实现方式，对于任一逆变器，控制装置可以基于误差，PI 计算得到目标控制量；将该逆变器的误差与平均值的差值负反馈至目标控制量，计算得到该逆变器的占空比。

S104、基于各逆变器的占空比，调节各逆变器中开关管，使得各逆变器输出均衡。

本发明提供一种ISOP逆变器组合系统的控制方法，通过设置输入串联输出并联的ISOP逆变器组合系统，提高了逆变器输入侧的输入电压，保证连接母线的电压稳定，提高了光伏发电单台容量。进一步的，本发明通过计算各逆变器的输出电流和目标电流之间的误差，确定各误差之间的比较结果，基于比较结果和误差，确定各逆变器中开关管的占空比，调节各逆变器的负荷，使各逆变器输出平衡，保证光伏发电系统的稳定运行。

可选的，如图3所示，本发明实施例提供的ISOP逆变器组合系统的控制方法还包括步骤S201-S203。

S201、获取ISOP逆变器组合系统的输出电压和输出电流。

S202、确定输出电压和输出电流的相位差。

S203、基于相位差，确定各逆变器中开关管，在各周期处于导通状态的起始时刻。

如此一来，本发明实施例可以基于输出电压和输出电流的相位差，对各逆变器中开关管进行精确控制，保证输出电压和输出电流的相位差满足要求，提高ISOP逆变器组合系统控制的精确度，进一步保证光伏发电的稳定性。

可选的，如图4所示，本发明实施例提供的ISOP逆变器组合系统的控制方法，在步骤S103之后还包括步骤S301-S303。

S301、获取各逆变器输入侧的电感电流。

在一些实施例中，如图5所示，控制装置可以获取第一电感L1的电流。

S302、基于各逆变器的电感电流的差异，确定该逆变器的第二反馈量。

S303、将第二反馈量，反馈至目标控制量，重新计算逆变器的占空比。

如此一来，本发明实施例可以基于输入侧的电感电流，重新计算逆变器的占空比，保证逆变器输入端的稳定性。

可选的，如图6所示，本发明实施例提供的ISOP逆变器组合系统的控制方法还包括步骤S401-S404。

S401、对于任一逆变器，获取该逆变器的电感电流的实时值和平均值。

S402、基于实时值和平均值，确定该逆变器的电感的脉动系数。

S403、基于脉动系数，修正该逆变器中开关管的占空比。

S404、基于修正后的占空比，调节该逆变器的开关管。

如此一来，本发明实施例可以计算输入侧电感的脉动系数，并基于脉动系数进行开关管的调节，实现了输入侧和输出侧的同步调节和精确调节，进一步保证了光伏发电的稳定性。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。

图7示出了本发明实施例提供的一种ISOP逆变器组合系统的控制装置的结构示意图。该ISOP逆变器组合系统包括多个逆变器和控制装置400，各逆变器的输入侧串联连接，各逆变器的输出侧并联连接，ISOP逆变器组合系统的控制装置500包括通信模块501和处理模块502。

通信模块501，用于获取各逆变器的输出电流。

处理模块502，用于计算各逆变器的输出电流和目标电流之间的误差；比较各误差得到比较结果，并基于比较结果和误差，确定各逆变器中开关管的占空比；基于各逆变器的占空比，调节各逆变器中开关管，使得各逆变器输出均衡。

在一种可能的实现方式中，处理模块502，具体用于计算各误差的平均值；基于各误差和平均值，确定比较结果，比较结果包括各误差与平均值的差值。

在一种可能的实现方式中，处理模块502，具体用于对于任一逆变器，基于误差，PI计算得到目标控制量；将该逆变器的误差与平均值的差值负反馈至目标控制量，计算得到该逆变器的占空比。

在一种可能的实现方式中，通信模块501，还用于获取ISOP逆变器组合系统的输出电压和输出电流；处理模块502，还用于确定输出电压和输出电流的相位差；基于相位差，确定各逆变器中开关管，在各周期处于导通状态的起始时刻。

在一种可能的实现方式中，通信模块501，还用于获取各逆变器输入侧的电感电流；处理模块502，还用于基于各逆变器的电感电流的差异，确定该逆变器的第二反馈量；将第二反馈量，反馈至目标控制量，重新计算逆变器的占空比。

在一种可能的实现方式中，通信模块501，还用于对于任一逆变器，获取该逆变器的电感电流的实时值和平均值；处理模块502，还用于基于实时值和平均值，确定该逆变器的电感的脉动系数；基于脉动系数，修正该逆变器中开关管的占空比；基于修正后的占空比，调节该逆变器的开关管。

图8是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图8所示，该实施例的电子设备800包括：处理器601、存储器602以及存储在所述存储器 602中并可在所述处理器601上运行的计算机程序603。所述处理器601执行所述计算机程序603时实现上述各方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤 101至步骤104。或者，所述处理器601执行所述计算机程序603时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如，图7所示通信模块501和处理模块502的功能。

示例性的，所述计算机程序603可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器602中，并由所述处理器601 执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序603在所述电子设备600中的执行过程。例如，所述计算机程序603可以被分割成图7所示通信模块501和处理模块502。

所称处理器601可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器602可以是所述电子设备600的内部存储单元，例如电子设备 600的硬盘或内存。所述存储器602也可以是所述电子设备600的外部存储设备，例如所述电子设备600上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡，闪存卡(Flash Card) 等。进一步地，所述存储器602还可以既包括所述电子设备600的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器602用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述存储器602还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory， ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。