直流微电网中光伏发电单元运行模式无缝切换方法，属于微电网控制技术领域。本发明专利技术是为了避免直流微电网系统中光伏发电单元在最大功率跟踪和下垂控制运行模式间切换时带来的不期望的电压、电流冲击。本发明专利技术提出一种基于下垂曲线平移的直流微电网光伏发电单元运行模式无缝切换方法，当光伏发电单元需要工作在最大功率跟踪模式时，通过平移下垂曲线实现光伏发电单元输出功率的改变，最终达到光伏阵列的最大功率点，当光伏发电单元需要工作在下垂模式时，则取消平移量，从而实现不同运行模式间变换器输出电压、电流无冲击的无缝切换。本发明专利技术适用于在最大功率跟踪模式和下垂控制模式切换的场合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术为，属于微电网控制技 术领域。
技术介绍
由光伏发电单元、风力发电单元、储能单元和本地负载等组成的微电网系统可形 成区域自治供电系统，在利用可在生能源的同时，可有效解决分布式发电渗透率增高对大 电网的影响。直流微电网通过直流母线使用DC-DC变换器连接系统中发电单元与用户负 载，具有效率高、可控性高、成本低等特点。与交流电网类似，直流微电网可通过并网变换器 与大电网连接，并网变换器工作时，系统工作在并网状态，并网变换器停止时，系统工作在 离网状态。对于直流微电网系统中的光伏发电单元，依据系统运行状态和光伏阵列的特性， 可工作在最大功率跟踪模式（MPPT)和下垂控制模式值roop)。当光伏发电单元运行在最大 功率跟踪模式时，可实时跟踪光伏阵列的最大功率点，此时光伏单元变换器工作在电流模 式；当光伏发电单元运行在下垂控制模式时，可实现系统中多个并联光伏单元输出功率的 合理分配，此时光伏单元变换器工作在电压模式。但是当光伏单元在该两个控制模式之间进行切换时，由于两个运行模式独立运 行，会产生不期望的电压、电流冲击，导致微电网运行不稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的是避免直流微电网系统中光伏发电单元在最大功率跟踪和下垂控 制运行模式间切换时带来的不期望的电压、电流冲击。提出了直流微电网中光伏发电单元 运行模式无缝切换方法。，该方法是基于光伏发电单元 实现的；所述光伏发电单元包括光伏阵列1、boost升压型变换器、控制器2和驱动单元3 ;boost升压型变换器包括电容电容C2、电感L、开关管S和二极管D;电容Cl的 两端作为boost升压型变换器的输入端连接光伏阵列1的输出端，还同时连接电感L的一 端和开关管S的发射极；电感L的另一端同时连接开关管S的集电极和二极管D的阳极；二 极管D的阴极连接电容C,的一端，电容C2的另一端连接开关管S的发射极；电容C2的两端 作为boost升压型变换器的输出端与直流母线连接；直流母线连通直流微电网系统；[000引驱动单元3用于根据控制器2产生的PWM驱动信号驱动开关管S;所述控制器2用于产生PWM驱动信号，并控制驱动单元3驱动开关管S，实现光伏 发电单元的最大功率跟踪模式和下垂控制模式的切换； 光伏发电单元运行模式无缝切换方法的步骤如下： 步骤一：针对所述光伏发电单元，采用电压、电流双闭环控制实现光伏发电单元的 内环控制，调节相应的控制参数，使光伏发电单元实现稳压输出； 步骤二：搭建光伏发电单元的下垂控制环节：根据所述光伏发电单元的容量、数 量及直流母线电压范围确定合理的下垂系数r;并采集流经boost变换器二极管D的电流 i<!，电流通过一个低通滤波器LPF进行滤波后与所述下垂系数r相乘后的结果作为下垂 控制的输入量rid; 步骤搭建最大功率跟踪环节；选用扰动观察法作为光伏发电单元的最大功率 跟踪算法；调节最大功率跟踪算法周期、步长及PI参数，保证光伏发电单元的最大功率跟 踪环节跟踪光伏阵列的最大功率点；同时，采集在最大功率跟踪模式下的光伏阵列实时采 样电压VpY，并经过MPPT模块后输出光伏阵列参考电压/pY; 步骤四：采用下垂曲线平移方法实现光伏发电单元在最大功率跟踪和下垂控制运 行模式间实现切换，具体如下：将步骤S中的光伏阵列实时采样电压VpY与光伏阵列参考电压V tpY相减后送入PI 调节器，经PI调节器后的输出值作为下垂控制的电压平移量AV;并与步骤二中的下垂控 制环节中的下垂控制的输入量rid相减获得相减后的结果【主权项】1.，该方法是基于光伏发电单元实 现的；所述光伏发电单元包括光伏阵列（1)、boost升压型变换器、控制器（2)和驱动单元 (3)； boost升压型变换器包括电容C1、电容C2、电感L、开关管S和二极管D ;电容C1的两端 作为boost升压型变换器的输入端连接光伏阵列（1)的输出端，还同时连接电感L的一端 和开关管S的发射极；电感L的另一端同时连接开关管S的集电极和二极管D的阳极；二极 管D的阴极连接电容C 2的一端，电容C 2的另一端连接开关管S的发射极；电容C 2的两端作 为boost升压型变换器的输出端与直流母线连接；直流母线连通直流微电网系统； 驱动单元（3)用于根据控制器（2)产生的PWM驱动信号驱动开关管S ; 其特征在于，所述控制器（2)用于产生PWM驱动信号，并控制驱动单元（3)驱动开关管 S，实现光伏发电单元的最大功率跟踪模式和下垂控制模式的切换； 光伏发电单元运行模式无缝切换方法的步骤如下： 步骤一：针对所述光伏发电单元，采用电压、电流双闭环控制实现光伏发电单元的内环 控制，调节相应的控制参数，使光伏发电单元实现稳压输出； 步骤二：搭建光伏发电单元的下垂控制环节：根据所述光伏发电单元的容量、数量及 直流母线电压范围确定合理的下垂系数r ;并采集流经boost变换器二极管D的电流id，电 流id通过一个低通滤波器LPF进行滤波后与所述下垂系数r相乘后的结果作为下垂控制 的输入量ri d; 步骤三：搭建最大功率跟踪环节：选用扰动观察法作为光伏发电单元的最大功率跟踪 算法；调节最大功率跟踪算法周期、步长及PI参数，保证光伏发电单元的最大功率跟踪环 节跟踪光伏阵列的最大功率点；同时，米集在最大功率跟踪模式下的光伏阵列实时米样电 压V pv，并经过MPPT模块后输出光伏阵列参考电压/pv; 步骤四：采用下垂曲线平移方法实现光伏发电单元在最大功率跟踪和下垂控制运行模 式间实现切换，具体如下： 将步骤三中的光伏阵列实时采样电压Vpv与光伏阵列参考电压V ζν相减后送入PI调节 器，经PI调节器后的输出值作为下垂控制的电压平移量Λ V;并与步骤二中的下垂控制环 节中的下垂控制的输入量1^相减获得相减后的结果光伏发电单元中的初始电压参考量vMf与相减后的结果相加后获得新的电压参考量然后将新的电压参考量送入步骤一中光伏发电单元的电压、电流双闭环控制，并最终 产生相应的PWM驱动信号； 步骤五：当直流微电网系统中的光伏发电单元需要运行在下垂控制模式时，下垂平移 量Δν设置为零，光伏发电单元的控制器（2)按照步骤二使光伏发电单元运行在下垂控制 模式； 当光伏发电单元需要运行在最大功率跟踪模式时，光伏发电单元的控制器（2)运行步 骤四；即通过闭环调节使boost升压型变换器工作点到达光伏阵列最大功率点，并可在直 流母线电压波动时维持输出功率稳定。2. 根据权利要求1所述的，其特征 在于，步骤一中所述的电压、电流双闭环控制的控制过程如下： 直流母线电压％经PI调节器、限幅单元后得到电压外环作用下产生的电流内环给定 参考信号该参考信号i \与流经boost变换器二极管的电流i d相减后，再经PI调节器 及PWM发生单元后输出PWM驱动信号给光伏发电单元。3. 根据权利要求1所述的，其特征 在于，步骤三中所述的光伏阵列参考电压Zpv的获取方式为：光伏阵列实时采样电压V pv和 光伏阵列输出电流ipv经MPPT模块运算后获得。4. 根据权利要求1所述的，其特征 在于，最大功率跟踪模式的实现方式是将步骤三中最大功率跟踪模块产生的输出量作为参 考电压偏移量Δν，以步骤四中所述的下垂平移的方本文档来自技高网...
【技术保护点】
直流微电网中光伏发电单元运行模式无缝切换方法，该方法是基于光伏发电单元实现的；所述光伏发电单元包括光伏阵列(1)、boost升压型变换器、控制器(2)和驱动单元(3)；boost升压型变换器包括电容C1、电容C2、电感L、开关管S和二极管D；电容C1的两端作为boost升压型变换器的输入端连接光伏阵列(1)的输出端，还同时连接电感L的一端和开关管S的发射极；电感L的另一端同时连接开关管S的集电极和二极管D的阳极；二极管D的阴极连接电容C2的一端，电容C2的另一端连接开关管S的发射极；电容C2的两端作为boost升压型变换器的输出端与直流母线连接；直流母线连通直流微电网系统；驱动单元(3)用于根据控制器(2)产生的PWM驱动信号驱动开关管S；其特征在于，所述控制器(2)用于产生PWM驱动信号，并控制驱动单元(3)驱动开关管S，实现光伏发电单元的最大功率跟踪模式和下垂控制模式的切换；光伏发电单元运行模式无缝切换方法的步骤如下：步骤一：针对所述光伏发电单元，采用电压、电流双闭环控制实现光伏发电单元的内环控制，调节相应的控制参数，使光伏发电单元实现稳压输出；步骤二：搭建光伏发电单元的下垂控制环节：根据所述光伏发电单元的容量、数量及直流母线电压范围确定合理的下垂系数r；并采集流经boost变换器二极管D的电流id，电流id通过一个低通滤波器LPF进行滤波后与所述下垂系数r相乘后的结果作为下垂控制的输入量rid；步骤三：搭建最大功率跟踪环节：选用扰动观察法作为光伏发电单元的最大功率跟踪算法；调节最大功率跟踪算法周期、步长及PI参数，保证光伏发电单元的最大功率跟踪环节跟踪光伏阵列的最大功率点；同时，采集在最大功率跟踪模式下的光伏阵列实时采样电压vpv，并经过MPPT模块后输出光伏阵列参考电压v*pv；步骤四：采用下垂曲线平移方法实现光伏发电单元在最大功率跟踪和下垂控制运行模式间实现切换，具体如下：将步骤三中的光伏阵列实时采样电压vpv与光伏阵列参考电压v*pv相减后送入PI调节器，经PI调节器后的输出值作为下垂控制的电压平移量△v；并与步骤二中的下垂控制环节中的下垂控制的输入量rid相减获得相减后的结果光伏发电单元中的初始电压参考量vref与相减后的结果相加后获得新的电压参考量v*：v*=vref-rid-(kp+kis)(vpv*-vpv);]]>然后将新的电压参考量送入步骤一中光伏发电单元的电压、电流双闭环控制，并最终产生相应的PWM驱动信号；步骤五：当直流微电网系统中的光伏发电单元需要运行在下垂控制模式时，下垂平移量Δv设置为零，光伏发电单元的控制器(2)按照步骤二使光伏发电单元运行在下垂控制模式；当光伏发电单元需要运行在最大功率跟踪模式时，光伏发电单元的控制器(2)运行步骤四；即通过闭环调节使boost升压型变换器工作点到达光伏阵列最大功率点，并可在直流母线电压波动时维持输出功率稳定。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王卫，王盼宝，刘桂花，刘鸿鹏，杨旭，吴炎，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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