智能光伏系统、光伏逆变器、Boost电路及其自适应控制方法与流程

智能光伏系统、光伏逆变器、boost电路及其自适应控制方法
技术领域
1.本发明涉及光伏产业领域，特别涉及一种智能光伏系统、光伏逆变器、boost电路及其自适应控制方法。


背景技术：

2.光伏逆变器的前级为boost电路，控制pv电压实现宽范围的mppt功率追踪。输入侧一般有多个boost电路以实现多路mppt追踪。后级为逆变电路，采用并网控制算法输出电流到电网，并维持bus电压为恒定值。boost电路的电流闭环控制一般会根据已知电感值，进行pi参数设计。而在实际工况中，由于材料老化、工艺不良等影响，电感值可能变小，原来的pi参数相对变大，控制不稳定，容易引起电感过流，不利于系统运行。
3.传统方法中，根据已知的电感参数设计pi参数，并且将pi参数设置为固定值。如果电感值变小，那么pi参数将无法根据电感值进行调整，这将带来以下问题：
4.(1)容易触发硬件过流，系统无法稳定工作，影响发电量；
5.(2)长期处于硬件过流，会减小开关器件寿命，严重时还引起光伏逆变器的损坏。
6.因此，现在需要一种能够解决上述问题的boost电路及其自适应控制方法、光伏逆变器。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种实时检测电感而防止硬件过流的智能光伏系统、光伏逆变器、boost电路及其自适应控制方法。
8.为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
9.一种boost电路的自适应控制方法，所述自适应控制方法包括：检测boost电路的当前电感值，并根据所述当前电感值确定boost电路的pi参数更新值，从而将所述pi参数更新值代替boost电路的初始pi参数值，从而动态控制boost电路的电感电流。
10.进一步地，所述检测boost电路的当前电感值的步骤包括：
11.对boost电路中当前驱动信号进行采样，得到当前电流采样值，并对当前电感电压进行采样，得到当前电压采样值，从而根据下式计算boost电路的当前电感值：
[0012][0013]
式中，l
new
为所述当前电感值，u
pv
为所述当前电压采样值，δi为所述当前电流采样值，t
on
为boost电路中开关的导通时间。
[0014]
优选地，所述自适应控制方法还包括：对所述当前驱动信号的中点进行采样，得到所述电感电流，从而根据下式确定所述当前电流采样值：
[0015]
δi＝2i
avg
[0016]
式中，δi为所述当前电流采样值，i
avg
为所述电感电流；
[0017]
进而根据下式确定所述当前电感值：
[0018][0019]
式中，l
new
为所述当前电感值，u
pv
为所述当前电压采样值，i
avg
为所述电感电流，t
on
为所述boost电路中开关的导通时间。
[0020]
进一步地，所述boost电路中开关的导通时间根据下式确定：
[0021]
t
on
＝ts*duty
[0022]
式中，t
on
为所述boost电路中开关的导通时间，ts为所述当前驱动信号的周期，duty为所述当前驱动信号的脉冲占空比。
[0023]
进一步地，所述根据所述当前电感值确定pi参数更新值的步骤包括：
[0024]
根据下式计算所述pi参数更新值：
[0025][0026]
式中，pi
new
为所述pi参数更新值，pi
old
为所述初始pi参数值，l
new
为所述当前电感值，l
old
为boost电路的初始电感值。
[0027]
进一步地，所述自适应控制方法还包括：在检测boost电路的当前电感值之前，封锁所述boost电路。
[0028]
进一步地，所述自适应控制方法还包括：在将所述pi参数更新值代替boost电路的初始pi参数值之后，上传所述当前电感值，并将所述当前电感值与预设的电感阈值进行比较，若所述当前电感值低于所述电感阈值，则发出报警信息。
[0029]
一种boost电路，所述boost电路包括电感、开关以及与所述开关配合设置的电流闭环控制单元，所述电流闭环控制单元被配置为发送驱动信号至所述开关处，所述电流闭环控制单元通过如上文所述的自适应控制方法动态控制自身的pi参数，从而控制所述boost电路的电感电流。
[0030]
一种光伏逆变器，所述光伏逆变器包括逆变电路、一个或多个如上文所述的boost电路。
[0031]
一种智能光伏系统，所述智能光伏系统包括如上文所述的光伏逆变器。
[0032]
本发明具有以下优点：通过在boost电路中设置电感检测方案，对当前电感值进行检测并更新电流环参数的方式防止电路发生硬件过流问题，使系统具有更好的动态性能，并进一步结合监控当前电感值，在其低于一定阈值时进行报警处理，更加安全。
附图说明
[0033]
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]
图1是本发明实施例提供的boost电路的示意图；
[0035]
图2是本发明实施例提供的驱动信号、开关信号、电感电流波形的界面示意图；
[0036]
图3是本发明实施例提供的光伏逆变器的示意图。
具体实施方式
[0037]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，更清楚地了解本发明的目的、技术方案及其优点，以下结合具体实施例并参照附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。除此，本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0038]
在本发明的一个实施例中，提供了一种boost电路的自适应控制方法，本自适应控制方法用于动态控制boost电路的pi参数。
[0039]
首先，需要说明的是，在本实施例中，如图1所示，boost电路包括电感、二极管、开关以及与开关配合设置的双闭环控制单元，其中，电压外环控制pv电压，电压外环输出作为电流内环即电流闭环控制单元的参考值，电流闭环控制单元控制电感电流，在本实施例中，电流闭环控制单元被配置为发送驱动信号至开关处，如图1、2所示，当开关导通后，电感承受pv电压，电感电流线性上升，当开关关断后，电感通过二极管续流，电感电流减小。电流闭环控制单元采用pi调节器，pi调节器的pi参数大小跟电感的参数相关。
[0040]
本自适应控制方法包括：检测boost电路的当前电感值，并根据当前电感值确定pi参数更新值，从而将pi参数更新值代替boost电路的初始pi参数值，从而动态控制boost电路的电感电流。需要说明的是，本方法具体运用的场景可以有多种，比如，当电路出现硬件过流问题时，系统使用本方法进行电感检测以及调节pi参数，从而保证系统正常运行；或者，还可以通过人为操作的方式以定期对系统实施本方法，或者使用软件以预先设置好检测周期以定期或实时监控系统。具体何时使用本方法根据实际情况而定，不以此限定本发明的保护范围。
[0041]
具体地，首先，对boost电路中当前驱动信号进行采样，得到当前电流采样值，并对当前电感电压即光伏面板的电压进行采样，得到当前电压采样值，从而根据下式计算boost电路的当前电感值：
[0042][0043]
式中，l
new
为当前电感值，u
pv
为当前电压采样值，δi为当前电流采样值，t
on
为boost电路中开关的导通时间，t
on
根据下式确定：
[0044]
t
on
＝ts*duty
[0045]
式中，t
on
为boost电路中开关的导通时间，ts为当前驱动信号的周期，duty为当前驱动信号的脉冲占空比。
[0046]
在本实施例中，选择在当前驱动信号的中点进行采样，得到电感电流，如图2所示，由于电流采样为电感电流中点，纹波电流峰峰值即当前电流采样值δi为i
avg
的2倍，从而
有：
[0047]
δi＝2i
avg
[0048]
式中，δi为当前电流采样值，i
avg
为电感电流；进而根据下式确定当前电感值：
[0049][0050]
式中，l
new
为当前电感值，u
pv
为当前电压采样值，i
avg
为电感电流，t
on
为boost电路中开关的导通时间。需要强调的是，由于电感检测所需的电流值i
avg
和电压值u
pv
均是boost电路控制所需的，因此本发明提出的自适应控制方法即电感检测方案，不会额外增加成本。
[0051]
在本实施例中，根据当前电感值确定pi参数更新值的步骤包括根据下式计算pi参数更新值：
[0052][0053]
式中，pi
new
为pi参数更新值，pi
old
为初始pi参数值，l
new
为当前电感值，l
old
为boost电路的初始电感值。在确定pi参数更新值后，将该pi参数更新值代替boost电路的初始pi参数值，从而动态控制boost电路的电感电流。
[0054]
在本发明的一个实施例中，本自适应控制方法还包括：在检测boost电路的当前电感值之前，封锁boost电路，防止扩大过流的危害。
[0055]
在本发明的一个实施例中，本自适应控制方法还包括：在将pi参数更新值代替boost电路的初始pi参数值之后，上传当前电感值以实时监控，并将当前电感值与预设的电感阈值进行比较，若当前电感值低于电感阈值，则发出报警信息。
[0056]
在本发明的一个实施例中，电流内环的pi参数更新的具体实现方式包括以下步骤：
[0057]
(1)发生硬件过流后封锁boost驱动，进入电感检测算法；
[0058]
(2)进行电感检测，计算出电感感值l
new
；
[0059]
(3)将原来的电流环pi参数乘以l
new
/l
old
,更新电流环的参数，重新运行光伏逆变器；
[0060]
(4)上传电感参数到监控平台，可以根据设定的阈值，当电感值低于阈值后报警。
[0061]
通过以上步骤，实现对电感值的检测和pi参数的自适应控制。
[0062]
在本发明的一个实施例中，提供了一种boost电路，如图1、2所示，boost电路包括电感、开关以及与开关配合设置的电流闭环控制单元，电流闭环控制单元被配置为发送驱动信号至开关处，电流闭环控制单元通过如上文所述的自适应控制方法动态控制自身的pi参数，从而控制boost电路的电感电流。
[0063]
本boost电路实施例的思想与上述实施例中自适应控制方法的工作过程属于同一思想，通过全文引用的方式将上述自适应控制方法实施例的全部内容并入本boost电路实施例，不再赘述。
[0064]
在本发明的一个实施例中，提供了一种光伏逆变器，如图3所示，光伏逆变器包括逆变电路、一个或多个如上文所述的boost电路。
[0065]
本光伏逆变器实施例的思想与上述实施例中boost电路的工作过程属于同一思想，通过全文引用的方式将上述boost电路实施例的全部内容并入本光伏逆变器实施例，不
再赘述。
[0066]
在本发明的一个实施例中，提供了一种智能光伏系统，智能光伏系统包括如上文所述的光伏逆变器。
[0067]
本智能光伏系统实施例的思想与上述实施例中光伏逆变器的工作过程属于同一思想，通过全文引用的方式将上述光伏逆变器实施例的全部内容并入本智能光伏系统实施例，不再赘述。
[0068]
本发明增加了电感检测方法，及时更新电流内环的pi参数，不容易过流，弥补了现有技术中无电感检测步骤和方法以及电感变小后容易过流的技术缺陷，同时本发明还能够实时监控电感值，如果低过一定阈值时进行告警。
[0069]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。