光伏电站中并网逆变器的循环主从群控方法

1、(19)中民*CN102110991A*(12)发明专利申请(10)申请公布号 CN 102110991(43)申请公布日 2011.06.29A(21)申请号201110079773.X(22)申请日2011.03.31(71)申请人山亿新能源地址 214174 江苏省无锡市惠山区18-1 号 1312 室路(72)发明人高周谦(74)专利机构 北京品源专利11332珍人(51)Int.Cl.H02J 3/38 (2006.01)权利要求书 1 页说明书 4 页附图 3 页(54) 发明名称光伏电站中并网逆变器的循环主从群控方法(57) 摘要一种用于光伏电站中的多个并网逆变器的循环主从群控方

2、法，其中，光伏电站中的多个并网逆变器之一为主控逆变器，其余并网逆变器为从机并网逆变器，该主控逆变器从机并网逆变器，其中，所述多个并网逆变器彼此通信，每一并网逆变器将自身的工作状态器并接收其它并网逆变器给其它并网逆变的工作状态信息 ；所述主控逆变器在预定条件满足一从机并网逆变器信号以指示该另一从机并网逆变器轮换作为主控逆变器运行，并使自身作为从机并网逆变器运行。利用本发明的循环主从群控方法，能够使光伏电站系统的发电效率最优化，提高规模化光伏并网电站的整体系统效率，使得各并网逆变器的运行时间更加均衡，延长使用。CN 102110991 A权利要求书CN 102110991 A1/1 页1. 一种用

3、于光伏电站中的多个并网逆变器的循环主从群控方法，其中，光伏电站中的多个并网逆变器之一为主控逆变器，其余并网逆变器为受主控逆变器的从机并网逆变器，其特征在于，所述多个并网逆变器彼此通信，每一并网逆变器将自身的工作状态信息发送给其它并网逆变器并接收其它并网逆变器的工作状态信息 ；所述主控逆变器在预定信号以指示该另一从机并网逆变器轮换作为条件满足一从机并网逆变器主控逆变器运行，并使自身作为从机并网逆变器运行。2. 根据权利要求 1 所述的循环主从群控方法，其特征在于，所述主控逆变器在满足预定条件自最近一次启动后持续运行时间最长的另一并网逆变器停机信号，或者最近一次停机后持续时间最长的另一并网逆变器发

4、出启动信号，以指示该并网逆变器轮换作为主控逆变器运行，并使自身切换为从机并网逆变器运行。3. 根据权利要求 2 所述的循环主从群控方法，其特征在于，通过器局域网总线发送所述工作状态信息，且工作状态信息包括运行和 / 或停止状态信息，和持续运行时长信息。4. 根据权利要求1，2 或3 所述的循环主从群控方法，其特征在于，在阵列工作电压高于预设上限值且并网功率上升时，所述主控逆变器启动另一从机并网逆变器并指示其作为主控逆变器。5. 根据权利要求 1 所述的循环主从群控方法，其特征在于，在主控逆变器的并网功率下降，且光伏阵列电压误差超出预设下限值时，主控逆变器指示自最近一次启动后持续运行时间最长的从

5、机并网逆变器停机，且主控逆变器在所有的从机并网逆变器都停机后停止发电。6. 根据权利要求 1 所述的循环主从群控方法，其特征在于，当主控逆变器出本机超过额定功率运行时直流电压环调节，切换到从机并网逆变器工作模式，并将另一从机并网逆变器设置为主控逆变器。2说明书CN 102110991 A1/4 页光伏电站中并网逆变器的循环主从群控方法技术领域0001本发明涉及新能源发电技术领域。具体而言，本发明涉及运用于光伏电站、特别是MW( 兆瓦 ) 级光伏电站中的多个并网逆变器的群控技术。背景技术0002 随着能源紧张和环境问题的日益严重，新能源发电技术，如风力发电和光伏发电等越来越受到人们的重视。风力发

6、电由于单机容量大、成本低，在现阶段更具有吸引力，在世界范围内其总装机容量得到了快速的增长。当前，风力发电正在朝着更大的单机容量发展，兆瓦级机组在国外已经投入大规模商业运行，5 6 兆瓦的机组也已开始试运行。相应的，大容量机组对并网逆变器的容量提出了更高的要求。为了满足大容量的要求，需进行逆变器的并联扩容。0003在集中供电等中、大型光伏并网发电系统中，如果采用单个大功率并网逆变器，从系统运行效率方面而言是不尽合理的，其空载损耗较大。即使在日照不强的情况下，整个设备也都处于运行状态，此时电源负载率极低，因而系统效率极低。而且，如果系统的光伏阵列容量很大，配置相应的大型并网逆变器也是相当。如果采用

7、多个并网逆变器运行，与采用一个大功率并网逆变器时相比，虽然可靠性及冗余度有所提高，但是不能充分利用有效日照，不能达到系统效率最优化。目前，虽有文献提出群控技术，但多数是基于采用集中的群控器，或者是采用固定主从模式的群控技术。但是，对于集中的群控器方式，一旦实现集中的群控器发生故障，则整个系统将处于瘫痪状态 ；而对于固定主从模式的群控技术而言，其缺点在于主控机逆变器运行时间最长，从机逆变器运行时间不均衡。因此，需要一种新的关于光伏电站中多个并网逆变器的群控技术，以克服现有技术中存在的以上问题。发0004以上问题，本发明提出了一种用于光伏电站中的多个并网逆变器的循环主从群控方法。采用该循环主从群控

8、方法，能够实现多个并网逆变器的并联运行，在变化的日照强度条件下，由所述多个并网逆变器中的主控逆变器 ( 简称为“主控机”) 发的指令不同数量的其它从机并网逆变器 ( 简称为“从机”)，以使系统的发电效率最优化，进一步提高规模化光伏并网电站的整体系统效率，并且使得各并网逆变器的运行时间更加均衡，提高个并网逆变器及整个系统的使用。0005为克服以上技术问题，本发明提出一种用于光伏电站中的多个并网逆变器的循环主从群控方法，其中，光伏电站中的多个并网逆变器之一为主控逆变器，其余并网逆变器为受主控逆变器的从机并网逆变器，其中，所述多个并网逆变器彼此通信，每一并网逆变器将自身的工作状态给其它并网逆变器并接

9、收其它并网逆变器的工作状态信息 ；主控逆变器在预定条件满足一从机并网逆变器信号以指示该另一从机并网逆变器轮换作为主控逆变器运行，并使自身作为从机并网逆变器运行。3说明书CN 102110991 A2/4 页0006优选另一并网逆变器控逆变器在满足预定条件自最近一次启动后持续运行时间最长的停机信号以停止该并网逆变器的运行，或者最近一次停机后持续时间最长的另一并网逆变器发出启动信号，以指示该并网逆变器轮换作为主控逆变器运行，并使自身切换为从机并网逆变器运行。0007优选地，通过器局域网总线所述工作状态信息，且工作状态信息包括运行和 / 或停止状态信息，持续运行时长信息。0008优选地，在阵列工作电

10、压高于预设的上限值且并网功率上升时，所述主控逆变器启动另一从机并网逆变器并指示其作为主控逆变器。0009优选地，在主控逆变器的并网功率下降，且光伏阵列电压误差超过预设的下限值时，主控逆变器指示自最近一次启动后持续运行时间最长的从机并网逆变器停机，且主控逆变器在所有的从机并网逆变器都停机后停止发电。0010优选地，当主控逆变器出本机超过额定功率运行时直流电压环调节，切换到从机并网逆变器工作模式，并将另一从机并网逆变器设置为主控逆变器。0011采用本发明提出的多个并网逆变器的循环主从方法，能够克服并网逆变器的集中式群控方式和固定主从群控方式的缺点。附图说明0012下面根据实施例和附图对本发明进行详

11、细说明。0013图 1(a) 是根据本发明一实施例的主控逆变器提供信号的功能框图 ；0014图 1(b) 是根据本发明一实施例的从机并网逆变器接收信号的示意图 ；0015图 2 是根据本发明一实施例在条件 1 下各个并网逆变器的运行逻辑的示意图 ；0016图 3 是根据本发明一实施例在条件 2 下各个并网逆变器的运行逻辑的示意图 ；0017图 4 是根据本发明一实施例在条件 3 下各个并网逆变器的运行逻辑的示意图。具体实施方式0018以下给出了本发明中提供的多个并网逆变器的循环主从群控方法的一个具体实施例。0019根据本发明的一个实施例，提供的关于多个并网逆变器的循环主从模式是将系统中每一个并

12、联运行的光伏逆变器轮流作为主控机，且任何时候仅有一个主控机，其余均为从机。假设系统中配置了 N 个并联的并网逆变器 1，2，3，.，K，.，N，为这些并网逆变器分别分配地址 adr1，adr2，.，adrK，.，adrN，每一个逆变器都将自身的工作状态信息通过 CAN 总线( 即器局域网总线)给其它的逆变器，同时也接收其它逆变器发送的工作状态信息，其中，工作状态信息能够使得接收该信息的逆变器知晓该信息的逆变器的各种工作状态参数，例如包括运行和 / 或停止信号，自最近一次启动后持续运行的时长，自最近一次停机后的持续时间，等等。如图 1(a) 所示，在本实施例的，主控机 K 的电压环 PI( 比例

13、) 调节器根据光伏阵列电压误差调整并网功率，机组增减识别模块 ID 根据光伏阵列电压误差和并网功率进行，当误差超出预设的上限值且并网功率增加一逆变器(K+1) 发出信号SadrK 1，并以逆变器(K+1) 为主控机，或者当误差超出预设的下限值且并网功率下降指定的从机发出信号 SadrK 04说明书CN 102110991 A3/4 页来停止该从机。在这里，各个逆变器可共享光伏阵列指令工作电压。并且，此处的信号可以采用任何其它表示形式，只要能够指示接收该信号的逆变器根据信号进行工作状态更新即可。如图 1(b) 所示，从机逆变器 (K+1) 接收信号 SadrK，并相应地设置自身的工作状态，例如，

14、在收到 SadrK 1 时将自身轮换为主控逆变器，而在收到 SadrK 0 时将自身设置为从机逆变器。0020在全天日照的条件下，该循环主从模式各并联运行的逆变器按照“最先启动最先停机”原则运行，即自最近一次启动后持续时间最长的逆变器优先停止工作，自最近一次停机后持续时间最长的逆变器优先启动工作。该原则可以与本发明的任何实施例结合使用。0021下面具体描述具体的0022(1) 初始化模式。0023 在开始时，将地址为 adr1 的并网逆变器设为主控机，将其它逆变器设为从机，各逆变器的状态 SadrK 0，处于停机状态，其中 K 1，2，.，N ；N 为并联的并网逆变器的数目 ；0024 (2)

15、 并网逆变器 K 启动的条件0025 若并网逆变器 (K-1) 为主控机，且阵列工作电压高于预设的上限值且并网功率上升时，则可以启动并网逆变器 K 投入运行，并将本机 ( 并网逆变器 K) 的状态 SadrK 1 发送给其它逆变器。0026 (3) 从机模式 ( 即，从机并网逆变器所处的工作模式 ) 运行条件0027当处于主控机模式 ( 即，主控机逆变器所处的工作模式 ) 的逆变器 K出本机超过额定功率运行时控机。直流电压环调节，切换到从机模式，并将逆变器 (K+1) 设置为主0028(4) 每个并网逆变器停止运行的条件0029从机只能在接收到主控机发出停机命令时才能停止发电。主控机的并网功率

16、下降，且光伏阵列电压误差超出预设的下限值时，主控机逆变器 K 指示自最近一次启动后持续运行时间最长的从机逆变器最先停机，若所有的从机都停止，则主控机才停止发电。0030下面结合结合图 2、图 3 和图 4 对本发明的技术方案作进一步说明。0031条件 1 ：所有逆变器无故障、全天天气晴朗、没有多云 ( 见图 2)。0032在条件 1 下，早晨到中午期间，日照度逐渐增强，各个逆变器 1，2，.，N 的启动顺序为 ：逆变器 1 逆变器 2 . 逆变器N ；中午到傍晚期间，日照度逐渐减弱，各个逆变器的停止运行顺序也为 ：逆变器 1 逆变器 2 . 逆变器N ；最后，逆变器 N 为主控机。如图 2 所

17、示，其中，“M”表示当前逆变器为主控逆变器，“S”表示当前逆变器为从机逆变器， “状态”表示逆变器的状态，其中“1”表示启动运行状态，而“0”表示停机状态 ；这些附图标记在图 3 和图 4 中具有相同的含义。在图 2 中，(a) 表示逆变器 1 启动，并且为主控逆变器，其余逆变器为从机逆变器 ；(b) 表示逆变器 2 启动且轮换作为主控逆变器，原来的主控逆变 器 1 变为从机逆变器 ；以此类推，(c) 表示逆变器 N 启动并轮换作为主控逆变器 ；(d) 表示主控逆变器 N从机逆变器 1 将其设为停机状态，(e) 表示主控逆变器 N从机逆变器 2 将其设为停机状态，(f) 表示主控逆变器N 在将

18、所有其余从机逆变器设为停机状态后，将自身设为停机状态。若各逆变器板夜间不停电，由于内存记忆功能，到第二天清晨，5说明书CN 102110991 A4/4 页并网逆变器的启动顺序变为 ：逆变器 N 逆变器 1 . 逆变器 (N-1)，到傍晚全部逆变器停机时，逆变器 (N-1) 为主控机。0033 条件 2 ：并网逆变器没有全部投入运行，例如，只有逆变器 1，.，K-1 共计 (K-1) 个逆变器投入运行，其余逆变器为停机状态，且此时逆变器 (K-1) 为主控机，如图 3 中 (a) 所示。0034 在条件2 下，若出现一片乌云，光照度降低，则主控机指示最先启动的从机( 如 ：逆变器 1) 停止发电，如图 3 中 (b) 所示 ；待乌云消失后，光照度变强，并不启动逆变器 1 从机， 而是由主控机逆变器 (K-1) 发出指令顺序启动下一个从机( 即，逆变器 K)，通过轮换循环，逆变器 K 变为主控机，逆变器 (K-1) 则切换为从机，如图 3 中 (c) 所示。0035 条件 3 ：中午时分，所有并网逆变器全部投入运行 ( 假设此时逆变器N 为主控机)。0036 在条件 3 下，若出现一片乌云遮挡，照度变弱，则主控机发出命令指示最先启动的逆变器 1 从机停止运行，如图 4 中 (a) 所示。当乌云消失后，逆变器