一种光伏系统及关断器持续开通的控制方法

技术领域

本申请涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏系统及关断器持续开通的控制方法。

背景技术

光伏系统中，光伏组件通过关断器连接逆变器，关断器的作用是在发生故障等脱网时会迅速从直流侧将单个光伏组件快速短路，且逆变器将迅速释放直流侧电能，保证了逆变器在极短时间内将电压值降至安全电压以下，保证光伏系统的安全。

但是，关断器需要定时扰动直流侧电压或直流侧电流来保持持续运行，否则关断器将自行关断，无输出功率，极大影响光伏系统的发电量。

目前，为了保证带关断器的光伏系统持续稳定地运行，需要扰动直流电压作为同步信号来保持关断器的持续开通。目前一般选择向开路电压方向扰动，但在光伏系统限功率等功率较低等时，当前直流侧电压与开路电压接近时，向开路方向扰动的电压幅值将不足以保证关断器的持续稳定运行。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种光伏系统及关断器持续开通的控制方法，能够保证在任何工况下关断器均可以持续稳定运行。

本申请提供的光伏系统，包括：关断器、第一DCDC电路、逆变电路和控制器；

关断器的输入端用于连接对应的光伏组件；多个关断器的输出端串联后连接在第一DCDC电路的输入端；

第一DCDC电路的输出端连接逆变电路的输入端；逆变电路的输入电压为直流母线电压；

控制器，用于升高直流母线电压，获得第一DCDC电路的第一输入电压，关闭第一DCDC电路的驱动，获得第一DCDC电路的第二输入电压，第二输入电压与第一输入电压的差大于预设阈值，向开路电压方向扰动第一DCDC电路的输入电压以维持关断器工作，反之向短路电流方向扰动第一DCDC电路的输入电压以维持关断器工作。

优选地，控制器，具体用于向短路电流方向扰动第一DCDC电路的输入电压为第一输入电压与预设阈值之和。

优选地，控制器，还用于获得第一DCDC电路的第二输入电压之后，开启第一DCDC电路驱动，将第一DCDC电路的输入电压控制在第一输入电压。

优选地，预设阈值为维持关断器工作的最小扰动电压幅值；

直流母线电压被升高的电压值大于预设阈值。

优选地，还包括：第二DCDC电路；第二DCDC电路的输出端连接逆变电路的输入端；第二DCDC电路的输入端连接对应的关断器；

升高后的直流母线电压大于所有DCDC电路的输入电压；

控制器，还用于获得第二DCDC电路的第三输入电压，关闭第二DCDC电路的驱动，获得第二DCDC电路的第四输入电压，第四输入电压与第三输入电压的差大于预设阈值，向开路电压方向扰动第二DCDC电路的输入电压以维持关断器工作，反之向短路电流方向扰动第二DCDC电路的输入电压以维持关断器工作。

优选地，控制器，还用于获得第二DCDC电路的第四输入电压之后，开启第二DCDC电路驱动，将第二DCDC电路的输入电压控制在第三输入电压。

本申请还提供一种关断器持续开通的控制方法，关断器的输入端用于连接对应的光伏组件；多个关断器的输出端串联后连接在第一DCDC电路的输入端；第一DCDC电路的输出端连接逆变电路的输入端；

升高直流母线电压；获得第一DCDC电路的第一输入电压；

关闭第一DCDC电路的驱动，获得第一DCDC电路的第二输入电压；

第二输入电压与第一输入电压的差大于预设阈值，向开路电压方向扰动第一DCDC电路的输入电压以维持关断器工作，反之向短路电流方向扰动第一DCDC电路的输入电压以维持关断器工作。

优选地，向短路电流方向扰动第一DCDC电路的输入电压，具体包括：

向短路电流方向扰动第一DCDC电路的输入电压为第一输入电压与预设阈值之和。

优选地，在获得第一DCDC电路的第二输入电压之后，还包括：

开启第一DCDC电路驱动，将第一DCDC电路的输入电压控制在第一输入电压。

优选地，逆变电路的输入端连接至少两个DCDC电路：第一DCDC电路和第二DCDC电路；

升高后的直流母线电压大于所有DCDC电路的输入电压；

获得第二DCDC电路的第三输入电压，关闭第二DCDC电路的驱动，获得第二DCDC电路的第四输入电压，第四输入电压与第三输入电压的差大于预设阈值，向开路电压方向扰动第二DCDC电路的输入电压以维持关断器工作，反之向短路电流方向扰动第二DCDC电路的输入电压以维持关断器工作。

优选地，获得第二DCDC电路的第四输入电压之后，还包括：开启第二DCDC电路驱动，将第二DCDC电路的输入电压控制在第三输入电压。

优选地，预设阈值为维持关断器工作的最小扰动电压幅值；

直流母线电压被升高的电压值大于预设阈值。

由此可见，本申请具有如下有益效果：

本申请提供的光伏系统，在电压扰动前，先判断电压扰动的方向，以保证关断器能够持续运行。首先开启DCDC电路的驱动，升高直流母线电压，获得DCDC电路的第一输入电压，再关闭DCDC电路的驱动，获得第二输入电压即开路电压，如果第一输入电压和第二输入电压之差很小，则说明向开路方向扰动无法维持关断器持续工作，需要向短路方向扰动来维持关断器持续工作。如果第一输入电压和第二输入电压之差较大，则向开路方向扰动便可以维持关断器持续工作。由此可见，本申请提供的技术方案，可以保证在任何工况下均实现关断器的持续工作。

附图说明

图1为一种光伏系统的架构图；

图2为图1中逆变器的内部架构图；

图3为一种光伏组件的IV曲线图；

图4为本申请实施例提供的一种光伏系统的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种关断器持续开通的控制方法的流程图；

图6为本申请实施例提供的又一种关断器持续开通的控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更加清晰了解本申请实施例提供的技术方案，下面先结合附图介绍本申请技术方案的应用场景。

参见图1，该图为一种光伏系统的架构图。

本申请实施例中以逆变器为组串式逆变器为例，即逆变器包括DCDC电路和逆变电路300，其中DCDC电路以Boost电路200为例进行介绍。

应该理解，逆变电路300的输入端可以连接一个Boost电路200，也可以连接多个Boost电路，多个Boost电路的输出端并联在逆变电路300的输入端。

每个Boost电路200的输入端连接多个并联的光伏组串，图1中以Boost电路200的输入端连接两个并联在一起的光伏组串为例进行介绍，即第一光伏组串101和第二光伏组串102。每个光伏组串包括多个光伏组件PV，每个光伏组件PV连接一个关断器PCU，即每个关断器PCU的输入端连接对应的光伏组件PV。每个光伏组串中所有关断器PCU的输出端串联在一起连接在Boost电路200的输入端。

关断器PCU工作时，将PV的能量传递至Boost电路200的输入端，系统发生故障需要保护时，关断器PCU的输出端短路，即PV的能量无法传递至Boost电路200的输入端。

参见图2，该图为图1中逆变器的内部架构图。

图2以逆变电路300的输入端连接两个Boost电路为例进行介绍，即第一Boost电路201的输出端和第二Boost电路202的输出端均连接逆变电路300的输入端为例进行介绍。

参见图3，该图为一种光伏组件的IV曲线图。

从图3可以看出光伏组件的电压U和电流I的关系，横坐标为光伏组件的电压U，纵坐标为光伏组件的电流I。在电压最大时即为开路电压，此时电流最小为0。电压扰动时优选向IV曲线的右侧扰动，即开路电压方向，但是当功率较小时，向右扰动不足以维持关断器工作，因此需要向IV曲线的左侧扰动，即短路电流方向。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。

参见图4，该图为本申请实施例提供的一种光伏系统的示意图。

本实施例提供的光伏系统，包括：关断器PCU、第一DCDC电路201、逆变电路300和控制器400；

关断器PCU的输入端用于连接对应的光伏组件PV；多个关断器PCU的输出端串联后形成光伏组串101，光伏组串101连接在第一DCDC电路201的输入端；即光伏组串101可以包括多个PV和多个PCU，也可以仅包括多个PCU。

第一DCDC电路201的输出端连接逆变电路300的输入端；逆变电路300的输入电压为直流母线电压；

控制器400，用于升高直流母线电压，获得第一DCDC电路201的第一输入电压PV1，关闭第一DCDC电路201的驱动，获得第一DCDC电路201的第二输入电压PV2，第二输入电压PV2与第一输入电压PV1的差大于预设阈值Uset_min，即PV2-PV1＞Uset_min，向开路电压方向扰动第一DCDC电路201的输入电压以维持关断器工作，反之向短路电流方向扰动第一DCDC电路201的输入电压以维持关断器工作。

预设阈值Uset_min为维持关断器工作的最小扰动电压幅值。

升高后的直流母线升压至少高于最高一路DCDC电路的输入电压与预设阈值之和。

应该理解，当逆变电路300的输入端连接多个DCDC电路时，直流母线电压由输出电压最大的一路DCDC电路决定。升高直流母线电压之后，升高后的直流母线电压比最大电压的DCDC电路的输入电压更高。

升高直流母线电压之前，开启所有DCDC电路的驱动，将直流母线电压升高，且维持各路DCDC电路的输入电压不变，即PV侧电压不变。DCDC电路开启的作用是为了先将直流母线电压升高，然后本申请提供的技术方案是对DCDC电路逐路进行扰动，这样可以保证光伏系统的功率波动最小，如果不开启DCDC电路的驱动，直接升高直流母线电压，则光伏系统的功率波动较大。

以上介绍的关闭第一DCDC电路是为了使其回到开路状态，得到开路电压，即第二输入电压为开路电压。

本申请实施例提供的技术方案首先得到第一DCDC电路关驱动前后的电压值确定下一步电压扰动方向，优先向开路方向扰动，但若第二输入电压(开路电压)与第一输入电压相差很小，则扰动电压幅值不能保证关断器继续保持工作，因此需要考虑向IV曲线的左侧，即短路电流方向扰动。

本申请实施例提供的光伏系统，在电压扰动前，先判断电压扰动的方向，以保证关断器能够持续运行。首先开启DCDC电路的驱动，升高直流母线电压，获得DCDC电路的第一输入电压，再关闭DCDC电路的驱动，获得第二输入电压即开路电压，如果第一输入电压和第二输入电压之差很小，则说明向开路方向扰动无法维持关断器持续工作，需要向短路方向扰动来维持关断器持续工作。如果第一输入电压和第二输入电压之差较大，则向开路方向扰动便可以维持关断器持续工作。由此可见，本申请提供的技术方案，可以保证在任何工况下均实现关断器的持续工作。

本申请实施例提供的光伏系统，可以保证任何工况下关断器均持续工作，例如在限功率或者功率较低等情况下也可以实现关断器的持续工作。

下面介绍本申请提供的技术方案，在电压扰动前后尽量保证光伏系统的功率波动较小。

控制器，具体用于向短路电流方向扰动第一DCDC电路的输入电压为第一输入电压与扰动电压预设幅值之和。

即，当第一输入电压与第二输入电压之差较小时，需要向短路电路方向扰动，需要抬高第一DCDC电路的输入电压，以保证关断器能够持续工作。

控制器，还用于获得第一DCDC电路的第二输入电压之后，开启第一DCDC电路驱动，将第一DCDC电路的输入电压控制在第一输入电压。

控制器获得第一DCDC电路的开路电压之后，开启第一DCDC电路的目的是为了维持扰动前的电压，保证光伏系统的功率不降低，即与扰动前保持一致。

以上介绍了对于一路DDC电路的扰动方式，下面介绍当光伏系统包括多路DCDC电路时的电压扰动方式。本申请实施例提供的技术方案，在光伏系统包括多路DCDC电路时，一路DCDC电路一路DCDC电路的扰动，即逐路扰动，这样可以保证光伏系统的功率波动最小。当一路DCDC电路扰动完毕之后，还回到扰动前的电压点，以保证功率波动最小。

本实施例提供的光伏系统包括至少两路DCDC电路为例进行介绍，应该理解，可以包括更多路，只要逐路一路一路进行扰动即可。

光伏系统还包括：第二DCDC电路；第二DCDC电路的输出端连接逆变电路的输入端；第二DCDC电路的输入端连接对应的关断器；

升高后的直流母线电压大于所有DCDC电路的输入电压；即升高后的直流母线电压大于第一DCDC电路的输入电压，也大于第二DCDC电路的输入电压。并且，以控制器先扰动第一DCDC电路，后扰动第二DCDC电路为例进行介绍。控制器扰动完第一DCDC电路之后，将第一DCDC电路的输入电压恢复到第一输入电压，下面介绍控制器扰动第二DCDC电路的过程。

控制器，还用于获得第二DCDC电路的第三输入电压，关闭第二DCDC电路的驱动，获得第二DCDC电路的第四输入电压，第四输入电压与第三输入电压的差大于预设阈值，向开路电压方向扰动第二DCDC电路的输入电压以维持关断器工作，反之向短路电流方向扰动第二DCDC电路的输入电压以维持关断器工作。

本申请实施例提供的光伏系统，在电压扰动前，先判断电压扰动的方向，以保证关断器能够持续运行。首先开启DCDC电路的驱动，升高直流母线电压，获得DCDC电路的第一输入电压，再关闭DCDC电路的驱动，获得第二输入电压即开路电压，如果第一输入电压和第二输入电压之差很小，则说明向开路方向扰动无法维持关断器持续工作，需要向短路方向扰动来维持关断器持续工作。如果第一输入电压和第二输入电压之差较大，则向开路方向扰动便可以维持关断器持续工作。由此可见，本申请提供的技术方案，可以保证在任何工况下均实现关断器的持续工作。

控制器，还用于获得第二DCDC电路的第四输入电压之后，开启第二DCDC电路的驱动，将第二DCDC电路的输入电压控制在第三输入电压。

即，控制器对于第二DCDC电路的扰动与第一DCDC电路的扰动类似，在此不再赘述。

本申请实施例提供的光伏系统，当包括多路DCDC电路时，每次只对一路DCDC电路进行电压扰动，这样可以保证光伏系统的功率波动最小，从而减小发电量的损失，而且可以保证关断器安全可靠地运行。

基于以上实施例提供的一种光伏系统，本申请实施例还提供一种关断器持续开通的控制方法，下面结合附图进行详细介绍。

参见图5，该图为本申请实施例提供的一种关断器持续开通的控制方法的流程图。

本实施例提供的关断器持续开通的控制方法，关断器的输入端用于连接对应的光伏组件；多个关断器的输出端串联后连接在第一DCDC电路的输入端；第一DCDC电路的输出端连接逆变电路的输入端；

S501：升高直流母线电压；获得第一DCDC电路的第一输入电压；

S502：关闭第一DCDC电路的驱动，获得第一DCDC电路的第二输入电压；

S503：第二输入电压与第一输入电压的差大于预设阈值，向开路电压方向扰动第一DCDC电路的输入电压以维持关断器工作，反之向短路电流方向扰动第一DCDC电路的输入电压以维持关断器工作。

预设阈值为维持关断器工作的最小扰动电压幅值；直流母线电压被升高的电压值大于预设阈值。升高后的直流母线升压至少高于最高一路DCDC电路的输入电压与预设阈值之和。

本申请实施例提供的关断器持续开通的控制方法，在电压扰动前，先判断电压扰动的方向，以保证关断器能够持续运行。首先开启DCDC电路的驱动，升高直流母线电压，获得DCDC电路的第一输入电压，再关闭DCDC电路的驱动，获得第二输入电压即开路电压，如果第一输入电压和第二输入电压之差很小，则说明向开路方向扰动无法维持关断器持续工作，需要向短路方向扰动来维持关断器持续工作。如果第一输入电压和第二输入电压之差较大，则向开路方向扰动便可以维持关断器持续工作。由此可见，本申请提供的技术方案，可以保证在任何工况下均实现关断器的持续工作。

向短路电流方向扰动第一DCDC电路的输入电压，具体包括：向短路电流方向扰动第一DCDC电路的输入电压为第一输入电压与预设阈值之和。

在获得第一DCDC电路的第二输入电压之后，还包括：开启第一DCDC电路驱动，将第一DCDC电路的输入电压控制在第一输入电压。

逆变电路的输入端连接至少两个DCDC电路：第一DCDC电路和第二DCDC电路；升高后的直流母线电压大于所有DCDC电路的输入电压；获得第二DCDC电路的第三输入电压，关闭第二DCDC电路的驱动，获得第二DCDC电路的第四输入电压，第四输入电压与第三输入电压的差大于预设阈值，向开路电压方向扰动第二DCDC电路的输入电压以维持关断器工作，反之向短路电流方向扰动第二DCDC电路的输入电压以维持关断器工作。

获得第二DCDC电路的第四输入电压之后，还包括：开启第二DCDC电路驱动，将第二DCDC电路的输入电压控制在第三输入电压。

下面介绍光伏系统包括多路DCDC电路时的电压扰动方式，以保证每路DCDC电路对应的关断器都可以持续工作，为了方便理解和介绍，以两路DCDC电路为例进行介绍。

参见图6，该图为本申请实施例提供的又一种关断器持续开通的控制方法的流程图。

S601：开启第一DCDC电路和第二DCDC电路的驱动，升高直流母线电压，且维持各DCDC电路的输入电压不变。

S602：获得第一DCDC电路的第一输入电压；

S603：关闭第一DCDC电路的驱动，预设时间后获得第一DCDC电路的第二输入电压。

S604：开启第一DCDC电路的驱动，将第一DCDC电路的输入电压拉回到第一输入电压。

S605：如果第二输入电压与第一输入电压的差值大于等于预设阈值，则向开路方向进行电压扰动，以维持关断器工作。

S606：如果第二输入电压与第一输入电压的差值小于预设阈值，则向短路方向进行电压扰动，以维持关断器工作。扰动结束后，将第一DCDC电路的输入电压拉回到第一输入电压。

S607：对第二DCDC电路进行S602-S606的类似处理方式进行电压扰动。

本申请实施例提供的光伏系统，当包括多路DCDC电路时，每次只对一路DCDC电路进行电压扰动，这样可以保证光伏系统的功率波动最小，从而减小发电量的损失，而且可以保证关断器安全可靠地运行。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。