单相级联型光伏并网逆变器系统的控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种单相级联型光伏并网逆变器系统的控制方法及装置，该方法包括：检测第一逆变器的第一本地信息并获取电网电压的相位信息，根据第一本地信息及电网电压的相位信息控制线路电流与电网电压同相位并实现MPPT运行；对于每个第二逆变器，检测第二逆变器的第二本地信息，根据线路电流及第二本地信息控制第二逆变器的输出电压与电网电压同相位并且实现MPPT运行。本发明专利技术实施例通过检测第一逆变器的本地信息并获取电网电压的相位，控制线路电流与电网电压同相位，同时实现所有逆变器MPPT运行。由于只需要通过一条通信线路为第一逆变器提供电网电压的相位信息，本地信息均可通过本地检测获得，减小了系统通信要求，降低了系统控制的复杂度。

【技术实现步骤摘要】
单相级联型光伏并网逆变器系统的控制方法及装置
本专利技术实施例涉及光伏发电领域，更具体地，涉及一种单相级联型光伏并网逆变器系统的控制方法及装置。
技术介绍
随着工业发展和人口增长，人类对传统化石能源的消耗与日俱增。并由此引发了一系列环境和社会问题，例如，环境污染、全球变暖以及能源危机等。太阳能光伏发电方式目前被视为一种很有前景的可用来代替传统化石能源的可再生能源发电方法。由于太阳能是一种无污染、分布广、易获取的清洁能源。并且，光伏发电系统的安装地点灵活，既可以安装在偏远地区离网运行，形成一个自治的区域供电系统，以此来解决偏远地区供电问题。同时又可以大规模并网，将电能输入大电网以供用户使用。其中，大规模的光伏并网发电应用相对较多。但是和其它的大多数发电方式相比，现有光伏发电技术还存在能量转换效率低和发电成本高的缺点。因此，如何提高发电效率和降低发电成本是目前光伏发电的两大核心问题。光伏发电系统中的电力电子接口变换器配置及其控制是决定光伏发电系统能量转换效率、可靠性以及发电成本的最为关键的部分，因此受到越来越多的关注。理想的光伏发电构架应该具有低成本、高能量转换效率、较强的可扩展性、灵活的可控性以及高可靠性。鉴于此，单相级联型光伏并网逆变器系统被视为一种很有前景的光伏发电构架。相关技术中，单相级联型光伏并网逆变器系统通常采用集中式通信来获取电网同步信号。对于一个具有N个级联光伏逆变器的级联型光伏并网逆变器系统，至少需要N条通信线路来让每个逆变器获得电网同步信号，过多的通信线路造成了系统的可靠性受通信的约束大及控制成本较高的缺陷。尤其是单相级联型光伏并网逆变器系统应用于大规模中、高压并网场的场合中时，由于每个级联型光伏并网系统包含多个光伏逆变器，高通信复杂度将使得系统的可靠性大大降低、控制成本也因此大大提高。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种单相级联型光伏并网逆变器系统的控制方法及装置。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种单相级联型光伏并网逆变器系统的控制方法，该方法包括：检测第一逆变器的第一本地信息并获取电网电压的相位信息，根据第一本地信息及电网电压的相位信息控制线路电流与电网电压同相位，并实现第一逆变器MPPT运行；对于每个第二逆变器，检测第二逆变器的第二本地信息，根据线路电流及第二本地信息控制第二逆变器的输出电压与电网电压同相位，并实现第二逆变器MPPT运行。本专利技术实施例提供的方法，通过检测第一逆变器的第一本地信息并获取电网电压的相位信息，根据第一本地信息及电网电压的相位信息控制线路电流与电网电压同相位，并实现第一逆变器MPPT运行；对于每个第二逆变器，检测第二逆变器的第二本地信息，根据线路电流及第二本地信息控制第二逆变器的输出电压与电网电压同相位，并实现第二逆变器MPPT运行。由于只需要通过一条通信线路为第一逆变器提供电网电压的相位信息，其他的本地信息均可以通过本地检测获得，减小了系统通信要求，降低了系统控制的复杂度，提高了控制的可靠性，降低了控制成本。根据本专利技术实施例第二方面，提供了一种单相级联型光伏并网逆变器系统的控制装置，该装置包括：第一控制模块，用于检测第一逆变器的第一本地信息并获取电网电压的相位信息，根据第一本地信息及电网电压的相位信息控制线路电流与电网电压同相位，并实现第一逆变器MPPT运行；第二控制模块，用于对于每个第二逆变器，检测第二逆变器的第二本地信息，根据线路电流及第二本地信息控制第二逆变器的输出电压与电网电压同相位，并实现第二逆变器MPPT运行。根据本专利技术实施例的第三方面，提供了一种单相级联型光伏并网逆变器系统的控制设备，包括：至少一个处理器；以及与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的单相级联型光伏并网逆变器系统的控制方法。根据本专利技术实施例的第四方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的单相级联型光伏并网逆变器系统的控制方法。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术实施例。附图说明图1为本专利技术实施例的一种单相级联型光伏并网逆变器系统的控制方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例的单相级联型光伏并网逆变器系统的结构示意图；图3为本专利技术实施例的单相级联型光伏并网逆变器系统的第一逆变器的结构示意图；图4为本专利技术实施例的单相级联型光伏并网逆变器系统的第二逆变器的结构示意图；图5为本专利技术实施例的第一逆变器的线路电流控制方法的流程示意图；图6为本专利技术实施例的第二逆变器的输出电压控制方法的流程示意图；图7为本专利技术实施例的一种单相级联型光伏并网逆变器系统的控制装置的结构示意图；图8为本专利技术实施例的一种单相级联型光伏并网逆变器系统的控制设备的结构示意图；图9为本专利技术实施例的包含3个逆变器的单相级联型光伏并网逆变器系统在对称条件下和部分遮挡条件下的输出有功仿真结果示意图；图10为本专利技术实施例的包含3个逆变器的单相级联型光伏并网逆变器系统在对称条件下和部分遮挡条件下的稳态输出电压仿真结果示意图；图11为本专利技术实施例的包含3个逆变器的单相级联型光伏并网逆变器系统在对称条件下和部分遮挡条件下的逆变器直流侧电压仿真结果示意图；图12为本专利技术实施例的包含3个逆变器的单相级联型光伏并网逆变器系统在对称条件下和部分遮挡条件下的稳态线路电流和电网电压仿真结果示意图；图13为本专利技术实施例的包含3个逆变器的单相级联型光伏并网逆变器系统在电网电压跌落10％条件下的输出有功仿真结果示意图；图14为本专利技术实施例的包含3个逆变器的单相级联型光伏并网逆变器系统在电网电压跌落10％条件下的稳态输出电压仿真结果示意图；图15为本专利技术实施例的包含3个逆变器的单相级联型光伏并网逆变器系统在电网电压跌落10％条件下的逆变器直流侧电压仿真结果示意图；图16为本专利技术实施例的包含3个逆变器的单相级联型光伏并网逆变器系统在电网电压跌落10％条件下的稳态线路电流和电网电压仿真结果示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术实施例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专利技术实施例，但不用来限制本专利技术实施例的范围。单相级联型光伏并网逆变器系统的公共耦合点电压是所有级联光伏逆变器的输出电压之和，这使得低压光伏逆变器可以直接通过低压电力电子接口并入中压或者高压电网。每一个级联的光伏逆变器无需高频隔离变压器对光伏板输出直流电压进行升压，因此该系统损耗小效率高。并且，每个级联的光伏逆变器能够模块化大量生产。与传统的光伏串集中式逆变器构架相比，单相级联型光伏并网逆变器系统具有更高的可靠性和更加灵活的可扩展性。这是由于单相级联型光伏并网逆变器系统的逆变器是分布式的，而传统的光伏串集中式逆变器构架受集中逆变器的容量的限制而且缺少冗余。与应用广泛的多电平级联H桥构架相比，单相级联型光伏并网逆变器系统中的每个逆变器均有一个独立的输出LC滤波器。级联多电平H桥构架必须要采用集中式通信来实行控制，受集中通信约束本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单相级联型光伏并网逆变器系统的控制方法，其特征在于，包括：检测第一逆变器的第一本地信息并获取电网电压的相位信息，根据第一本地信息及电网电压的相位信息控制线路电流与电网电压同相位并实现MPPT运行；对于每个第二逆变器，检测第二逆变器的第二本地信息，根据所述线路电流及第二本地信息控制第二逆变器的输出电压与电网电压同相位并实现MPPT运行。

【技术特征摘要】
1.一种单相级联型光伏并网逆变器系统的控制方法，其特征在于，包括：检测第一逆变器的第一本地信息并获取电网电压的相位信息，根据第一本地信息及电网电压的相位信息控制线路电流与电网电压同相位并实现MPPT运行；对于每个第二逆变器，检测第二逆变器的第二本地信息，根据所述线路电流及第二本地信息控制第二逆变器的输出电压与电网电压同相位并实现MPPT运行。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一逆变器为单相级联型光伏并网逆变器系统的多个串联连接的逆变器中，距离公共耦合点最近的一个逆变器；所述第二逆变器为所述单相级联型光伏并网逆变器系统的多个串联连接的逆变器中，除所述第一逆变器以外的其它每个逆变器。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一本地信息包括第一逆变器的第一直流侧光伏板输出电压值、第一直流侧光伏板输出电流值和线路电流实际值；相应地，所述根据第一本地信息及电网电压的相位信息控制线路电流与电网电压同相位，并实现第一逆变器MPPT运行，包括：根据第一直流侧光伏板输出电压值和第一直流侧光伏板输出电流值计算第一逆变器的第一直流侧电压参考值；将第一直流侧光伏板输出电压值调节为第一直流侧电压参考值，并将调节后获得的电流值作为线路电流的幅值参考；通过通信线路获取电网电压的相位信息，并通过合成线路电流的幅值参考及电网电压的相位信息，获得线路电流参考值；根据线路电流实际值，将线路电流调节为电流参考值。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将第一直流侧光伏板输出电压值调节为第一直流侧电压参考值，并将调节后获得的电流值作为线路电流的幅值参考，包括：将第一直流侧光伏板输出电压值与第一直流侧电压参考值之间的差值输入直流电压控制器，所述直流电压控制器为比例积分控制器，将所述直流电压控制器的输出作为线路电流的幅值参考。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据线路电流实际值，将线路电流调节为电流参考值，包括：将线路电流实际值与线路电流参考值之间的差值输入电流控制器，所述电流控制器为比例谐振控制器，并将电流控制器的输出结果作为脉宽调制模块的输入信号；将输入信号输入至脉宽调制模块以生成用于控制第一逆变器开...

【专利技术属性】
技术研发人员：粟梅，罗超，侯小超，韩华，原文宾，施光泽，孙尧，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43