集散式光伏并网发电系统的协同控制装置及其控制方法制造方法及图纸

一种集散式光伏并网发电系统的协同控制装置，由单台集中型并网逆变器与多台MPPT汇流箱共直流母线组成。在集中型并网逆变器中加入电压编码模块，电压编码模块位于单台集中型并网逆变器侧的公共直流母线上，一端连接直流母线，另一端连接多台MPPT汇流箱。每一台MPPT汇流箱加入电压译码模块，电压译码模块位于汇流箱侧的直流母线上，多个电压译码模块对应连接一个电压编码模块。电压编码模块根据集中型并网逆变器的当前指令，向逆变器CPU输出调节逆变器的公共直流母线电压给定值，控制公共直流母线电压变化，并将调节指令以电压的形式传达至MPPT汇流箱；电压译码模块根据汇流箱直流母线电压识别所下发的调度指令，并输出控制指令使汇流箱执行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种共直流母线的集散式光伏并网发电系统的控制装置及其控制方法，特别涉及一台集中型并网逆变器与多台具有最大功率跟踪功能的汇流箱之间协同运行的任务调度控制装置和控制方法。
技术介绍
与常规集中式光伏并网发电系统相比，现有的由一台集中型并网逆变器102和多台具备最大功率跟踪(MaximumPowerPointTracking，MPPT)功能的汇流箱101组成的集散式光伏并网发电系统，具有更高的系统发电效率、更好的系统经济性，逐渐受到业界重视。如图1所示，在该集散式光伏并网发电系统中，多台具有最大功率跟踪功能的汇流箱101的直流输出端与一台集中型并网逆变器102的直流输入端连接，组成集散式光伏并网发电系统公共直流母线103，实现远距离直流能量的传输。集中型并网逆变器102的控制目标是稳定公共直流母线103电压，多台具有最大功率跟踪功能的汇流箱101负责按光照条件进行MPPT，并将功率传送至公共直流母线103，集中型并网逆变器102为稳定公共直流母线103电压，将自动完成电能向公共电网106的输送。但由于设备间物理距离104的限制，导致汇流箱与逆变器之间的协同控制成为集散式光伏并网发电系统性能提升的关键，依靠传统的远程通信线路105无法保证数据传输的快速性。目前集散式光伏并网发电系统产品和文献大多采用基于远程通信的协同控制方式，其单次信息传递周期均在百毫秒级以上，难以达到控制闭环所需的响应速度，不能实现理想的系统控制策略。尤其在公共电力系统向集散式光伏并网发电系统下达限制有功输出功率调度指令后，难以达到传统集中型并网发电系统快速、准确的响应效果。专利
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术控制信息传达缓慢，难以实现闭环式协同控制的缺点，提出一种集散式光伏并网发电系统的协同控制方法。本专利技术集散式光伏并网发电系统的协同控制装置为单台集中型并网逆变器与多台MPPT汇流箱共直流母线组成的集散式光伏并网发电系统，采用直流母线电压作为任务调度系统的信息传递链路。本专利技术在集中型并网逆变器中加入的电压编码模块，所述的电压编码模块位于单台集中型并网逆变器侧的公共直流母线上，一端连接直流母线，另一端分别连接多台MPPT汇流箱。电压编码模块根据输入的集中型并网逆变器的当前指令状态，向单台集中型并网逆变器CPU输出调节该逆变器侧的公共直流母线电压给定值，控制公共直流母线电压变化，并将调节公共直流母线电压给定值的指令以电压的形式传达至每一台MPPT汇流箱。本专利技术在每一台MPPT汇流箱中加入电压译码模块。所述的电压译码模块位于汇流箱侧的直流母线上。多个电压译码模块对应连接一个电压编码模块，根据MPPT汇流箱直流母线电压识别出集中型并网逆变器所下发调度指令，以此调度指令作为MPPT汇流箱的输入，输出控制指令使MPPT汇流箱根据此调度指令运行，包括汇流箱启停机、限功率、低电压穿越、休眠等。因而本专利技术能够通过集中型并网逆变器对直流母线电压进行编码控制，协同控制多台具有最大功率跟踪(MPPT)功能的汇流箱的实时信息下达和任务调度。公共直流母线电压的信息传递具有快速性、实时性及连续性，同时，基于大功率能量流动所构建的信息传递系统相较串行通信等方式具有高度的抗扰性，不需考虑电磁兼容等因素。此外由于无需架设专用互联线，降低了设备成本。应用本专利技术的集散式光伏并网发电系统中，多台MPPT汇流箱同时根据各自连接的光伏组件环境进行MPPT跟踪，向公共直流母线提供光伏组件的最大功率，同时根据电压译码模块的指令进行动作。集中型并网逆变器将公共直流母线中的能量逆变输送到电网，控制直流母线电压稳定在电压编码模块输出的给定值上。电压编码模块根据逆变器所需下发调度信息，给出公共直流母线电压给定值。电压译码模块根据公共直流母线电压值，向MPPT汇流箱给出所下发的调度指令。本专利技术对集中型并网逆变器的控制对象为直流母线电压，对MPPT汇流箱的控制对象为光伏输出功率，两者之间通过电压编码模块和电压译码模块实现协同控制，使集中型并网逆变器能够间接地控制MPPT汇流箱所连接的光伏组件的输出功率。本专利技术在集散式光伏并网发电系统加入电压编码模块和电压译码模块，将MPPT汇流箱纳入集中型并网逆变器的控制对象中，采用公共直流母线作为集中型并网逆变器向汇流箱传递任务调度信息的链路，通过简单的编解码的方式控制公共直流母线电压值的变化，使汇流箱通过对公共直流母线电压的识别，执行相应的调度任务。调度任务包括汇流箱的启停机等逻辑指令和输出功率限幅等线性连续变化指令。本专利技术控制方法步骤如下：1、确定控制目标首先，确定对集散式光伏并网发电系统的控制目标为集散式光伏并网发电系统总输出功率。为此，集中型并网逆变器的控制目标是公共直流母线电压；电压编码模块的控制目标是公共直流母线电压给定值；电压译码模块的控制目标是根据公共直流母线电压值，给出MPPT汇流箱所需指令；MPPT汇流箱的控制目标是进行光伏组件最大功率跟踪，并执行“限功率”、“启动”、“停机”、“低电压穿越”、“系统休眠”等指令。2、划分公共直流母线电压的编码区域其次，将公共直流母线电压划分为线性编码区和非线性编码区。线性编码区和非线性编码区均处于集散式光伏并网发电系统安全运行范围内。所述的线性编码区位于公共直流母线电压额定值的±5％范围内，为该集散式光伏并网发电系统正常运行的电压区域；所述的非线性编码区为额定电压的90％-95％范围和105％-110％范围内，为设备短时运行的允许电压区域。线性编码区用于传递光伏输出功率限幅指令，该指令为一个连续变化的数字量，通过控制公共直流母线电压的连续变化来传递。非线性编码区用于传递“启动”、“停机”、“低电压穿越”、“系统休眠”等逻辑动作，指令传递形式为短时间阶跃式变化的公共直流母线电压。3、设计编码规则为统一集中型逆变器下达信息时操作公共直流母线电压的动作，以及MPPT汇流箱识别公共直流母线电压后所执行的动作，需要设计编码规则。该编码规则分别由电压编码模块和电压译码模块实现，电压编码模块通过控制直流母线电压编码，电压译码模块根据公共直流母线电压的情况发出汇流箱动作指令，即实现译码。表1所示为所设计的集散式系统公共直流母线电压控制编码表，规定了对各指令及公共直流母线电压动作方式。表1集散式系统公共直流母线电压控制编码表4、控制集中型并网逆变器在集散式光伏并网发电系统运行过程中，集中型并网逆变器将接收的电力系统经后台监控下达的“限制有功功率输出”、“远程启/停机”等指令，以及集中型并网逆变器本地软硬件自检故障、逆变器总输出功率等信息，汇总至集中型并网逆变器中的电压编码模块，由电压编码模块输出直流母线电压给定值，再经常规的直流电压、交流电流双闭环控制，实现并网输出。当集散式光伏并网发电系统正常运行时，电压编码模块输出的直流母线电压给定值处于线性编码区，所下达信息为线性变化的控制信息，如输出功率限幅。此时电压编码模块可识别集中型并网逆变器向电网输送的功率，从而判断输出功率是否过高，若输出功率过高，则控制公共直流母线电压降低，MPPT汇流箱通过电压译码模块识别公共直流母线电压降低后，相应下调输出功率。本专利技术将MPPT汇流箱作为执行机构纳入到集中型并网逆变器自身的控制系统中，在传统集散式并网发电系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集散式光伏并网发电系统的协同控制装置，所述的集散式光伏并网发电系统由单台集中型并网逆变器与多台具有最大功率跟踪功能(MPPT)汇流箱共直流母线组成，其特征在于：在单台集中型并网逆变器中加入电压编码模块，所述的电压编码模块位于单台集中型并网逆变器侧的公共直流母线上，一端连接直流母线，另一端分别连接多台MPPT汇流箱；每一台MPPT汇流箱加入电压译码模块，电压译码模块位于汇流箱侧的直流母线上，多个电压译码模块对应连接一个电压编码模块；所述的电压编码模块根据输入的集中型并网逆变器的当前指令状态，向逆变器CPU输出调节逆变器的公共直流母线电压给定值，控制公共直流母线电压变化，并将调节公共直流母线电压给定值的指令以电压的形式传达至每一台MPPT汇流箱；所述的电压译码模块根据汇流箱直流母线电压识别出集中型并网逆变器所下发调度指令，以此调度指令作为输入，输出控制指令使汇流箱根据调度指令运行。

【技术特征摘要】
1.一种集散式光伏并网发电系统的协同控制装置，所述的集散式光伏并网发电系统由单台集中型并网逆变器与多台具有最大功率跟踪功能(MPPT)汇流箱共直流母线组成，其特征在于：在单台集中型并网逆变器中加入电压编码模块，所述的电压编码模块位于单台集中型并网逆变器侧的公共直流母线上，一端连接直流母线，另一端分别连接多台MPPT汇流箱；每一台MPPT汇流箱加入电压译码模块，电压译码模块位于汇流箱侧的直流母线上，多个电压译码模块对应连接一个电压编码模块；所述的电压编码模块根据输入的集中型并网逆变器的当前指令状态，向逆变器CPU输出调节逆变器的公共直流母线电压给定值，控制公共直流母线电压变化，并将调节公共直流母线电压给定值的指令以电压的形式传达至每一台MPPT汇流箱；所述的电压译码模块根据汇流箱直流母线电压识别出集中型并网逆变器所下发调度指令，以此调度指令作为输入，输出控制指令使汇流箱根据调度指令运行。2.一种对权利要求1所述的集散式光伏并网发电系统协同控制装置的控制方法，其特征在于：所述的协同控制方法包括以下步骤：(1)确定控制目标首先，确定以集散式光伏并网发电系统的总输出功率为控制目标，为此，集中型并网逆变器的控制目标是公共直流母线电压；电压编码模块的控制目标是公共直流母线电压给定值；电压译码模块的控制目标是根据公共直流母线电压值，给出MPPT汇流箱所需指令，MPPT汇流箱的控制目标是进行光伏组件最大功率跟踪，并执行“限功率”、“启动”、“停机”、“低电压穿越”、“系统休眠”的指令；(2)划分公共直流母线电压的编码区域其次，将公共直流母线电压划分为线性编码区和非线性编码区；所述的线性编码区位于公共直流母线电压额定值的±5％范围内，为集散式光伏并网发电系统正常运行的电压区域；所述的非线性编码区为额定电压的90％-95％范围和105％-110％范围内，为设备短时运行的允许电压区域；线性编码区用于传递光伏输出功率限幅指令，通过控制公共直流母线电压的连续变化来传递；非线性编码区用于传递“启动”、“停机”、“低电压穿越”、“系统休眠”的逻辑动作，指令传递形式为短时间阶跃式变化的公共直流母线电压；(3)设计编码规则，由电压编码模块和电压译码模块实现，电压编码模块通过控制直流母线电压来进行编码，电压译码模块根据公共直流母线电压的情况发出汇流箱动作指令，即实现译码；(4)根据对集中型并网逆变器的控制集中型并网逆变器将接收的电力系统经后台监控下达的“限制有功功率输出”、“远程启/停机”等指令，以及集中型并网逆变器本地软硬件自检故障、逆变器总输出功率等信息，汇总至集中型并网逆变器中的电压编码模块，由电压编码模块输出直流母线电压给定值，再经常规的直流电压、交流电流双闭环控制，实现并网输出；(5)对MPPT汇流箱的控制在集散式光伏并网发电系统运行过程中，首先由电压译码模块识别公共直流母线电压，从而给出启/停机和功率调度等指令，由MPPT汇流箱在进行最大功率跟踪的同时执行相应的指令，再经电压闭环控制，实现MPPT汇流箱的运行。3.按照权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，当电压编码模块识别集散式光伏并网发电系统出现故障、低电压穿越、启停机的逻辑状态时，控制公共直流母线电压进入非线性编码区，通过对直流母线电压的阶跃式控制使MPPT汇流箱执行相应指令：控制公共直流母线电压高于107％pu或低于93％pu，MPPT汇流箱立即停机；控制公共直流母线电压在106％-108％pu范围内连续两次上升，则MPPT汇流箱进入低电压穿越状态，立即停止功率输出，待公共直流母线电压恢复后快速恢复至之前的输出功率；集中型并网逆变器控制公共直流母线电压在92％-94％pu范围内连续两次下降，M...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦伟，潘逸菎，周俊，张先谋，江燕兴，纪锦超，
申请(专利权)人：北京科诺伟业光电科技有限公司，北京科诺伟业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11