CN103683998A - 一种降低光伏逆变器夜间功耗的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低光伏逆变器夜间功耗的方法和装置，包括：对输入的光伏电压进行电压检测，得到光伏电压值；当所述光伏电压值上升至日间电压限时，开启驱动电路，以控制光伏逆变器的开启或关断；当所述光伏电压值下降至夜间电压限时，关闭驱动电路，以降低夜间功耗，所述夜间电压限大于所述日间电压限。本发明能够对输入的光伏电压进行电压检测，根据得到的光伏电压值判断是白天还是黑夜。进入黑夜时，光伏电压下降，在下降到夜间电压限时关闭光伏逆变器的驱动电路，以降低驱动电路的夜间功耗，从而降低光伏逆变器的夜间功耗。本发明实施例提供了一种低成本、简单可靠的显著降低光伏逆变器夜间功耗的方法，为用户节省能耗，提高竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及光伏逆变器领域，尤其涉及一种降低光伏逆变器夜间功耗的方法和装置。
背景技术
通常把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。光伏（Photovoltaic，PV）逆变器则是指在光伏发电系统中将直流电变换为交流电的设备。典型的逆变器的技术参数如表1所示：
表1典型逆变器技术参数
表1中的夜间功耗指逆变器夜间不工作时，本身所存在的一部分静态损耗。在光伏逆变器领域，光伏逆变器的夜间功耗是一个值得关注的问题。夜间无阳光，光伏逆变器基本没有输入电压，不发电，但可从站用电取得控制用电，从而产生一部分静态损耗，这部分静态损耗从几瓦到几十瓦不等，直接从站用电消耗掉，对使用者是一种损失。因此，需要尽可能的减少该部分的损耗。图1是常见的PV逆变器的供电方案。将PV电池板产生的PV电输出至光伏逆变电路，以进行交流电转换。其中光伏逆变电路包括控制电路、驱动电路和功率电路。上述控制电路、驱动电路和功率电路均通过辅助电源供电，辅助电源可以来自PV电、自发电或者交流电网的站用电。另外，还可以实时监控显示PV逆变器各部分的工作状态和参数设置。根据图1可以看出，现有技术的夜间功耗主要来自于辅助电源自身的损耗、绝缘栅双极型晶体管（Insulated GateBipolar Transistor，IGBT）模块的驱动电路和少量的控制电路损耗。目前常用的降低夜间功耗的方法，也主要是通过降低PV逆变器上述各部分产生的自身功耗来实现。
根据以上描述可以看出，现有技术中降低夜间功耗的方案主要通过降低PV逆变器各部分自身的静态损耗来实现，这种技术方案所能够降低的夜间功耗有限，效果不够显著。
发明内容
本发明提供一种降低光伏逆变器夜间功耗的方法和装置，以解决现有技术中无法显著降低PV逆变器的夜间功耗的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种降低光伏逆变器夜间功耗的方法，包括：
对输入的光伏电压进行电压检测，得到光伏电压值；
当所述光伏电压值上升至日间电压限时，开启驱动电路，以控制光伏逆变器的开启或关断；
当所述光伏电压值下降至夜间电压限时，关闭驱动电路，以降低夜间功耗，所述夜间电压限大于所述日间电压限。
进一步地，所述日间电压限为：25V-75V。
进一步地，所述夜间电压限为：75V-125V。
进一步地，所述开启驱动电路，以控制光伏逆变器的开启或关断包括：
在所述驱动电路开启时，在给定的逆变器电压限开启或关闭光伏逆变器，所述逆变器电压限大于所述夜间电压限。
进一步地，所述逆变器电压限为：450V-500V。
另一方面，本发明还提供一种降低光伏逆变器夜间功耗的装置，包括：光伏电压检测单元、滞环控制单元、驱动电路使能控制单元和驱动电路；
所述光伏电压检测单元用于对输入的光伏电压进行电压检测，得到光伏电压值，并将结果传送至所述滞环控制单元；
所述滞环控制单元用于接收所述光伏电压检测单元检测的光伏电压值，对所述驱动电路使能控制单元进行滞环控制：当所述光伏电压值上升至日间电压限时，令所述驱动电路使能控制单元开启所述驱动电路；当所述光伏电压值下降至夜间电压限时，令所述驱动电路使能控制单元关闭所述驱动电路，以降低夜间功耗，所述夜间电压限大于所述日间电压限；
所述驱动电路使能控制单元用于接收所述滞环控制单元的指令，开启或关闭所述驱动电路；
所述驱动电路，用于控制光伏逆变器的开启或关断。
进一步地，所述日间电压限为：25V-75V。
进一步地，所述夜间电压限为：75V-125V。
进一步地，所述驱动电路包括：
光伏逆变器控制单元，用于在给定的逆变器电压限开启或关闭光伏逆变器，所述逆变器电压限大于所述夜间电压限。
进一步地，所述逆变器电压限为：450V-500V。
进一步地，所述驱动电路使能控制单元包括：NPN三极管，或PNP三极管，用于接收所述滞环控制单元的指令，开启或关闭驱动电路。
进一步地，所述驱动电路使能控制单元包括：NPN三极管和PWM2808芯片，所述NPN三极管的基极连接所述滞环控制单元，发射极接地，集电极连接所述PWM2808芯片的COMP端。
进一步地，所述驱动电路使能控制单元包括：NPN三极管和PWM3808芯片，所述NPN三极管的基极连接所述滞环控制单元，发射极接地，集电极连接所述PWM3808芯片的COMP端。
进一步地，所述装置还包括：
滤环防干扰单元，连接在所述滞环控制单元和所述驱动电路使能控制单元之间，用于对所述滞环控制单元的输出信号进行滤波，防止外界干扰。
本发明实施例中，通过对输入的光伏电压进行电压检测，根据得到的光伏电压值判断是白天还是黑夜。进入黑夜时，光伏电压下降，光伏逆变器不工作，此时驱动电路的静态损耗为光伏逆变器主要的夜间功耗。所以本发明在下降到夜间电压限时关闭光伏逆变器的驱动电路，以降低驱动电路的夜间功耗，从而降低光伏逆变器的夜间功耗。白天光伏电压逐渐上升，当上升到日间电压限时即开启驱动电路，不至影响光伏逆变器的正常工作。由于日间电压限不等于夜间电压限，可以防止开启关闭行为混乱，避免误动作。本发明提供了一种低成本、简单可靠的显著降低光伏逆变器夜间功耗的方法，为用户节省能耗，提高竞争力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
图1是现有技术中常见的光伏逆变器的供电方案；
图2是本发明实施例1降低光伏逆变器夜间功耗的方法的基本流程示意图；
图3是本发明实施例2降低光伏逆变器夜间功耗的装置的基本结构示意图；
图4是本发明实施例2降低光伏逆变器夜间功耗的装置的结构示意图；
图5是本发明实施例3降低光伏逆变器夜间功耗的装置的结构示意图；
图6是本发明实施例3降低光伏逆变器夜间功耗的方法的流程示意图；
图7是本发明实施例3降低光伏逆变器夜间功耗的装置的技术方案示意图；
图8是本发明实施例4降低光伏逆变器夜间功耗的装置的结构示意图；
图9是本发明实施例4降低光伏逆变器夜间功耗的方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1：
本发明实施例1首先提供一种降低光伏逆变器夜间功耗的方法，参见图2，包括：
步骤201：对输入的光伏电压进行电压检测，得到光伏电压值。
步骤202：当所述光伏电压值上升至日间电压限时，开启驱动电路，以控制光伏逆变器的开启或关断。
步骤203：当所述光伏电压值下降至夜间电压限时，关闭驱动电路，以降低夜间功耗，所述夜间电压限大于所述日间电压限。
可见，在本发明实施例提出的降低光伏逆变器夜间功耗的方法中，能够对输入的光伏电压进行电压检测，根据得到的光伏电压值判断是白天还是黑夜。进入黑夜时，光伏电压下降，光伏逆变器不工作，此时驱动电路的静态损耗为光伏逆变器主要的夜间功耗。所以本发明实施例在下降到夜间电压限时关闭光伏逆变器的驱动电路，以降低驱动电路的夜间功耗，从而降低光伏逆变器的夜间功耗。白天光伏电压逐渐上升，当上升到日间电压限时即开启驱动电路，不至影响光伏逆变器的正常工作。由于日间电压限不等于夜间电压限，可以防止开启关闭行为混乱，避免误动作。本发明实施例提供了一种低成本、简单可靠的显著降低光伏逆变器夜间功耗的方法，为用户节省能耗，提高竞争力。
优选地，日间电压限的取值范围可以是：25V-75V。
优选地，夜间电压限的取值范围可以是：75V-125V。
优选地，当驱动电路开启时，可以在光伏逆变器的逆变器电压限开启或关闭光伏逆变器。具体的：当光伏电压上升到逆变器电压限时，由驱动电路驱动光伏逆变器开机，光伏逆变器正常工作；当光伏电压下降到逆变器电压限时，由驱动电路驱动光伏逆变器关机，光伏逆变器停止工作。此处逆变器电压限可以大于夜间电压限，当然，也同时大于日间电压限。
优选地，逆变器电压限的取值范围可以是：450V-500V。
实施例2：
本发明实施2提供一种降低光伏逆变器夜间功耗的装置，参见图3，包括：
光伏电压检测单元301，用于对输入的光伏电压进行电压检测，得到光伏电压值，并将结果传送至滞环控制单元302；
滞环控制单元302，用于接收光伏电压检测单元301检测的光伏电压值，对驱动电路使能控制单元303进行滞环控制：当光伏电压值上升至日间电压限时，令驱动电路使能控制单元303开启驱动电路304；当光伏电压值下降至夜间电压限时，令驱动电路使能控制单元303关闭驱动电路304，以降低夜间功耗，夜间电压限大于日间电压限；
驱动电路使能控制单元303，用于接收滞环控制单元302的指令，开启或关闭驱动电路304；
驱动电路304，用于控制光伏逆变器的开启或关断。
优选地，日间电压限的取值范围可以是：25V-75V。
优选地，夜间电压限的取值范围可以是：75V-125V。
优选地，驱动电路304可以包括：光伏逆变器控制单元401，见图4，用于在给定的逆变器电压限开启或关闭光伏逆变器，具体的：当光伏电压上升到逆变器电压限时，由光伏逆变器控制单元401驱动光伏逆变器开机，光伏逆变器正常工作；当光伏电压下降到逆变器电压限时，由光伏逆变器控制单元401驱动光伏逆变器关机，光伏逆变器停止工作。此处逆变器电压限可以大于夜间电压限，当然，也同时大于日间电压限。
优选地，逆变器电压限的取值范围可以是：450V-500V。
驱动电路使能控制单元303需要接收滞环控制单元302的指令来控制开启或关闭驱动电路304。优选地，驱动电路使能控制单元303可以为：NPN三极管或者PNP三极管，作为开关来控制驱动电路304的开启或关闭。在本发明的另一个实施例中，优选地，还可以采用NPN三极管或PNP三极管与相应芯片相结合的方式，例如：驱动电路使能控制单元303可以是NPN三极管和PWM2808芯片，其中NPN三极管的基极连接滞环控制单元302，发射极接地，集电极连接PWM2808芯片的COMP端；或者是NPN三极管和PWM3808芯片，其中NPN三极管的基极连接滞环控制单元302，发射极接地，集电极连接PWM3808芯片的COMP端。
优选地，装置还可以包括：滤环防干扰单元402，连接在滞环控制单元302和驱动电路使能控制单元303之间，用于对滞环控制单元302的输出信号进行滤波，防止外界干扰。
实施例3：
本实施例3降低光伏逆变器夜间功耗的装置结构如图5所示。其中，驱动电路使能控制单元303包括了一个NPN三极管和TI公司PWM控制芯片2808作为开关，NPN三极管的基极连接滞环控制单元302，发射极接地，集电极连接PWM2808芯片的COMP端。利用本实施例3中的装置进行降低光伏逆变器夜间功耗的操作步骤如图6：
步骤601：对输入的光伏电压进行电压检测，得到光伏电压值。
本步骤中，采用光伏电压检测单元301对输入的PV电压进行检测，通过PV电压来判断外界环境是白天还是黑夜，然后进入步骤602-步骤605的循环。
步骤602：当光伏电压值上升到50V时，开启驱动电路304。
本步骤中，需要通过滞环控制单元302进行驱动电路使能控制单元303的滞环控制，本发明实施例中，采用了软件滞环控制来完成上述步骤。当所检测到的PV电压值处于上升阶段，并且上升到日间电压限50V时，本发明实施例装置判断外界环境为白天，从而开启驱动电路304来控制光伏逆变器在白天正常工作。
根据图5可知，由于NPN三极管的基极连接滞环控制单元302，发射极接地，集电极连接PWM2808芯片的COMP端，因此当滞环控制单元302通过软件输出为低电平时，PWM2808芯片的COMP端可将输出拉高，从而开启驱动电路304。
步骤603：当光伏电压值上升到500V时，令驱动电路304开启光伏逆变器。
本发明实施例中，光伏逆变器的逆变器电压限为500V，所以，可以令驱动电路304中的光伏逆变器控制单元401在PV电压值达到500V时开启光伏逆变器，使其进行正常的白天作业。
步骤604：当光伏电压值下降到500V时，令驱动电路304关闭光伏逆变器。
本步骤中，当白天逐渐过渡为黑夜时，PV电压值将逐渐下降。当PV电压值下降到本发明实施例的逆变器电压限500V以下时，可以令驱动电路304中的光伏逆变器控制单元401关闭光伏逆变器。
步骤605：当光伏电压值下降至100V时，关闭驱动电路304。
本步骤中，进入黑夜时PV电压值将继续下降，当所检测到的PV电压值处于下降阶段，并且下降到夜间电压限100V时，将外界环境判断为黑夜，此时利用滞环控制单元302进行驱动电路使能控制单元303的滞环控制，关闭驱动电路304以降低夜间功耗。
根据图5中驱动电路使能控制单元303的结构可知，当滞环控制单元302通过软件输出为高电平时，PWM2808芯片的COMP端可将输出拉低，从而关闭驱动电路304。由于光伏逆变器的夜间功耗主要来自驱动电路部分的功耗，所以当驱动电路304彻底关闭时，光伏逆变器的夜间功耗将大大降低，接近于0。
当黑夜结束进入白天时，回到步骤602，进入下一个循环。其中一个循环中开启和关闭驱动电路304、开启和关闭光伏逆变器的全过程如图7所示：在白天光伏电压值上升至日间电压限50V时开启驱动电路304，上升至逆变器电压限500V时令驱动电路304开启光伏逆变器，光伏逆变器正常工作；在夜间光伏电压值下降到逆变器电压限500V时令驱动电路304关闭光伏逆变器，继续下降到夜间电压限100V时关闭驱动电路304，以降低夜间功耗。本发明实施例中日间电压限小于夜间电压限，由软件滞环控制来实现。
至此，则完成了本发明实施例3降低光伏逆变器夜间功耗的方法的全过程。
实施例4：
本实施例4降低光伏逆变器夜间功耗的装置结构如图8所示。其中，驱动电路使能控制单元303包括了一个NPN三极管和TI公司PWM控制芯片3808作为开关，NPN三极管的基极连接滞环控制单元302，发射极接地，集电极连接PWM3808芯片的COMP端。利用本实施例4中的装置进行降低光伏逆变器夜间功耗的操作步骤如图9：
步骤901：对输入的光伏电压进行电压检测，得到光伏电压值。
本步骤中，采用光伏电压检测单元301对输入的PV电压进行检测，通过PV电压来判断外界环境是白天还是黑夜，然后进入步骤902-步骤905的循环。
步骤902：当光伏电压值上升到75V时，开启驱动电路304。
本步骤中，需要通过滞环控制单元302进行驱动电路使能控制单元303的滞环控制，本发明实施例中，采用了电路滞环控制来完成上述步骤。当所检测到的PV电压值处于上升阶段，并且上升到日间电压限75V时，本发明实施例装置判断外界环境为白天，从而开启驱动电路304来控制光伏逆变器在白天正常工作。
根据图8可知，由于NPN三极管的基极连接滞环控制单元302，发射极接地，集电极连接PWM3808芯片的COMP端，因此当滞环控制单元302通过软件输出为低电平时，PWM3808芯片的COMP端可将输出拉高，从而开启驱动电路304。
步骤903：当光伏电压值上升到450V时，令驱动电路304开启光伏逆变器。
本发明实施例中，光伏逆变器的逆变器电压限为450V，所以，可以令驱动电路304中的光伏逆变器控制单元401在PV电压值达到450V时开启光伏逆变器，使其进行正常的白天作业。
步骤904：当光伏电压值下降到450V时，令驱动电路304关闭光伏逆变器。
本步骤中，当白天逐渐过渡为黑夜时，PV电压值将逐渐下降。当PV电压值下降到本发明实施例的逆变器电压限450V以下时，可以令驱动电路304中的光伏逆变器控制单元401关闭光伏逆变器。
步骤905：当光伏电压值下降至125V时，关闭驱动电路304。
本步骤中，进入黑夜时PV电压值将继续下降，当所检测到的PV电压值处于下降阶段，并且下降到夜间电压限125V时，将外界环境判断为黑夜，此时利用滞环控制单元302进行驱动电路使能控制单元303的滞环控制，关闭驱动电路304以降低夜间功耗。
根据图5中驱动电路使能控制单元303的结构可知，当滞环控制单元302通过软件输出为高电平时，PWM3808芯片的COMP端可将输出拉低，从而关闭驱动电路304。由于光伏逆变器的夜间功耗主要来自驱动电路部分的功耗，所以当驱动电路304彻底关闭时，光伏逆变器的夜间功耗将大大降低，接近于0。
当黑夜结束进入白天时，回到步骤902，进入下一个循环。
至此，则完成了本发明实施例4降低光伏逆变器夜间功耗的方法的全过程。
本发明实施例能够大大降低光伏逆变器的夜间功耗，以500kW的光伏逆变器为例，当利用本发明实施例的方法和装置关闭驱动电路后，光伏逆变器的夜间功耗能够降低40W左右。以每天夜间平均10小时计，1台光伏逆变器能够在一年内节省电量146度，如果1度电需花费0.5RMB，2000台光伏逆变器一年可以为用户节省14.6万RMB，并且可以显著节省能源。
可见，本发明实施例具有如下有益效果：
在本发明实施例提出的降低光伏逆变器夜间功耗的方法和装置中，能够对输入的光伏电压进行电压检测，根据得到的光伏电压值判断是白天还是黑夜。进入黑夜时，光伏电压下降，光伏逆变器不工作，此时驱动电路的静态损耗为光伏逆变器主要的夜间功耗。所以本发明实施例在下降到夜间电压限时关闭光伏逆变器的驱动电路，以降低驱动电路的夜间功耗，从而降低光伏逆变器的夜间功耗。白天光伏电压逐渐上升，当上升到日间电压限时即开启驱动电路，不至影响光伏逆变器的正常工作。由于日间电压限不等于夜间电压限，可以防止开启关闭行为混乱，避免误动作。本发明实施例提供了一种低成本、简单可靠的显著降低光伏逆变器夜间功耗的方法，为用户节省能耗，提高竞争力。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (14)
1.一种降低光伏逆变器夜间功耗的方法，其特征在于，包括：
对输入的光伏电压进行电压检测，得到光伏电压值；
当所述光伏电压值上升至日间电压限时，开启驱动电路，以控制光伏逆变器的开启或关断；
当所述光伏电压值下降至夜间电压限时，关闭驱动电路，以降低夜间功耗，所述夜间电压限大于所述日间电压限。
2.根据权利要求1所述的降低光伏逆变器夜间功耗的方法，其特征在于：所述日间电压限为：25V-75V。
3.根据权利要求1所述的降低光伏逆变器夜间功耗的方法，其特征在于：所述夜间电压限为：75V-125V。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的降低光伏逆变器夜间功耗的方法，其特征在于，所述开启驱动电路，以控制光伏逆变器的开启或关断包括：
在所述驱动电路开启时，在给定的逆变器电压限开启或关闭光伏逆变器，所述逆变器电压限大于所述夜间电压限。
5.根据权利要求4所述的降低光伏逆变器夜间功耗的方法，其特征在于：所述逆变器电压限为：450V-500V。
6.一种降低光伏逆变器夜间功耗的装置，其特征在于，包括：光伏电压检测单元、滞环控制单元、驱动电路使能控制单元和驱动电路；
所述光伏电压检测单元用于对输入的光伏电压进行电压检测，得到光伏电压值，并将结果传送至所述滞环控制单元；
所述滞环控制单元用于接收所述光伏电压检测单元检测的光伏电压值，对所述驱动电路使能控制单元进行滞环控制：当所述光伏电压值上升至日间电压限时，令所述驱动电路使能控制单元开启所述驱动电路；当所述光伏电压值下降至夜间电压限时，令所述驱动电路使能控制单元关闭所述驱动电路，以降低夜间功耗，所述夜间电压限大于所述日间电压限；
所述驱动电路使能控制单元用于接收所述滞环控制单元的指令，开启或关闭所述驱动电路；
所述驱动电路，用于控制光伏逆变器的开启或关断。
7.根据权利要求6所述的降低光伏逆变器夜间功耗的装置，其特征在于，所述日间电压限为：25V-75V。
8.根据权利要求6所述的降低光伏逆变器夜间功耗的装置，其特征在于：所述夜间电压限为：75V-125V。
9.根据权利要求6所述的降低光伏逆变器夜间功耗的装置，其特征在于，所述驱动电路包括：
光伏逆变器控制单元，用于在给定的逆变器电压限开启或关闭光伏逆变器，所述逆变器电压限大于所述夜间电压限。
10.根据权利要求9所述的降低光伏逆变器夜间功耗的装置，其特征在于：
所述逆变器电压限为：450V-500V。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的降低光伏逆变器夜间功耗的装置，其特征在于，所述驱动电路使能控制单元包括：NPN三极管，或PNP三极管，用于接收所述滞环控制单元的指令，开启或关闭驱动电路。
12.根据权利要求6至10中任一项所述的降低光伏逆变器夜间功耗的装置，其特征在于，所述驱动电路使能控制单元包括：NPN三极管和PWM2808芯片，所述NPN三极管的基极连接所述滞环控制单元，发射极接地，集电极连接所述PWM2808芯片的COMP端。
13.根据权利要求6至10中任一项所述的降低光伏逆变器夜间功耗的装置，其特征在于，所述驱动电路使能控制单元包括：NPN三极管和PWM3808芯片，所述NPN三极管的基极连接所述滞环控制单元，发射极接地，集电极连接所述PWM3808芯片的COMP端。
14.根据权利要求6至10中任一项所述的降低光伏逆变器夜间功耗的装置，其特征在于，所述装置还包括：
滤环防干扰单元，连接在所述滞环控制单元和所述驱动电路使能控制单元之间，用于对所述滞环控制单元的输出信号进行滤波，防止外界干扰。
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