用于光伏中压集散系统的控制系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例提供一种用于光伏中压集散系统的控制系统及方法。光伏中压集散系统包括N个光伏模块、N个直流‑直流变换器、直流‑交流变换器以及工频变压器，其中，N个直流‑直流变换器的输出端并联接入直流母线，直流母线与直流‑交流变换器连接，工频变压器用于与中压交流电网连接，其中，控制系统包括母线电压采样电路以及与N个直流‑直流变换器一一对应的N个直流‑直流变换器控制电路，其中，每个直流‑直流变换器控制电路包括母线电压采样电路、光伏采样电路、下垂控制器、最大功率点跟踪控制器、输入电压环调节器和脉宽调制波产生电路。利用直流母线电压替代信号线进行通信，可以大幅简化通信系统，提高控制系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
用于光伏中压集散系统的控制系统及方法
本专利技术涉及光伏供电控制
，更具体地涉及一种用于光伏中压集散系统的控制系统及方法。
技术介绍
随着能源紧缺和环境污染等问题日益突出，太阳能、风能等可再生能源因其资源丰富、清洁环保等诸多优点而得到广泛研究和应用。面向大规模光伏电站的应用需求，基于中压的光伏发电系统相比传统低压系统具有更高的效率和更低的成本。光伏中压集散系统多采用组串式结构，由多个分布式直流-直流变换器(DC/DC变换器)和一个大容量集中式直流-交流变换器(DC/AC变换器)组成。直流-直流变换器分别与一个光伏阵列相连。各直流-直流变换器的输出端并联，由集中式直流-交流变换器逆变后，将电能输送至交流电网。为实现光伏中压集散系统的能量调度和管理，通常需要在分布式直流-直流变换器和直流-交流变换器之间引入通讯信号线。然而，考虑到大规模光伏电站的光伏阵列数量众多且分布地域较广，各直流-直流变换器和直流-交流变换器之间的快速实时通信难以实现。由此可见，传统基于信号线通讯的控制方法很难应用于广域分布的光伏中压集散系统中。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光伏中压集散系统的控制系统，所述光伏中压集散系统包括N个光伏模块、与所述N个光伏模块一一对应连接的N个直流-直流变换器、直流-交流变换器以及与所述直流-交流变换器连接的工频变压器，其中，所述N个直流-直流变换器的输出端并联接入直流母线，所述直流母线与所述直流-交流变换器连接，所述工频变压器用于与中压交流电网连接，N是大于或等于1的自然数，其特征在于，/n所述控制系统包括母线电压采样电路以及与所述N个直流-直流变换器一一对应的N个直流-直流变换器控制电路，其中，/n所述母线电压采样电路用于采样所述直流母线的母线电压信号U

【技术特征摘要】
1.一种用于光伏中压集散系统的控制系统，所述光伏中压集散系统包括N个光伏模块、与所述N个光伏模块一一对应连接的N个直流-直流变换器、直流-交流变换器以及与所述直流-交流变换器连接的工频变压器，其中，所述N个直流-直流变换器的输出端并联接入直流母线，所述直流母线与所述直流-交流变换器连接，所述工频变压器用于与中压交流电网连接，N是大于或等于1的自然数，其特征在于，
所述控制系统包括母线电压采样电路以及与所述N个直流-直流变换器一一对应的N个直流-直流变换器控制电路，其中，
所述母线电压采样电路用于采样所述直流母线的母线电压信号Udc；
所述N个直流-直流变换器控制电路中的每个直流-直流变换器控制电路包括母线电压采样电路、光伏采样电路、下垂控制器、最大功率点跟踪控制器、输入电压环调节器和脉宽调制波产生电路，其中，
所述光伏采样电路用于采样对应光伏模块输出的光伏电压信号UPV和光伏电流信号IPV；
所述下垂控制器与所述母线电压采样电路连接，用于自所述母线电压采样电路接收所述母线电压信号Udc，并输出功率权重系数KMPPT；
所述最大功率点跟踪控制器与所述下垂控制器和所述光伏采样电路连接，用于自所述光伏采样电路接收所述光伏电压信号UPV和所述光伏电流信号IPV并自所述下垂控制器接收所述功率权重系数KMPPT，基于所述光伏电压信号UPV、所述光伏电流信号IPV和所述功率权重系数KMPPT进行最大功率点跟踪，以获得光伏输入电压给定信号UPVref；
所述输入电压环调节器与所述最大功率点跟踪控制器和所述光伏采样电路连接，用于接收所述光伏输入电压给定信号UPVref与所述光伏电压信号UPV相减获得的电压差信号，并输出对应直流-直流变换器的调制信号；
所述脉宽调制波产生电路与所述输入电压环调节器和对应直流-直流变换器连接，用于自所述输入电压环调节器接收所述调制信号，生成与所述调制信号对应的驱动信号，并将所述驱动信号输出至对应直流-直流变换器。


2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述功率权重系数KMPPT落入[0,1]范围内，
当KMPPT＝1时，所述光伏中压集散系统工作于最大功率点跟踪模式，当0≤KMPPT<1时，所述光伏中压集散系统工作于功率调度模式。


3.如权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括与所述直流-交流变换器对应的直流-交流变换器控制电路，其中，
所述直流-交流变换器控制器包括交流电网采样计算电路、有功功率环调节器、限幅单元、母线电压环调节器、有功电流环调节器、无功电流环调节器和正弦脉宽调制波产生电路，其中，
所述交流电网采样计算电路用于采样所述直流-交流变换器输出的交流电压信号和交流电流信号，并基于所述交流电压信号和所述交流电流信号计算得到有功电流信号id、无功电流信号iq和有功功率信号P；
所述有功功率环调节器与所述交流电网采样计算电路连接，用于接收预定有功功率给定信号Pref与所述有功功率信号P相减获得的功率差信号，并输出调节电压信号；
所述限幅单元与所述有功功率环调节器连接，用于自所述有功功率环调节器接收所述调节电压信号，并输出直流母线电压给定信号Udcref；
所述母线电压环调节器与所述限幅单元和所述母线电压采样电路连接，用于接收所述直流母线电压给定信号Udcref与所述母线电压信号Udc相减获得的电压差信号，并输出有功电流给定信号idref；
所述有功电流环调节器与所述母线电压环调节器和所述交流电网采样计算电路连接，用于接收所述有功电流给定信号idref与所述有功电流信号id相减获得的第一电流差信号，并输出第一调制信号ur1；
所述无功电流环调节器与所述交流电网采样计算电路连接，用于接收预定无功电流给定信号iqref与所述无功电流信号iq相减获得的第二电流差信号，并输出第二调制信号ur2；
所述正弦脉宽调制波产生电路与所述有功电流环调节器和所述无功电流环调节器连接，用于自所述有功电流环调节器接收所述第一调制信号ur1并自所述无功电流环调节器接收所述第二调制信号ur2，生成对应的驱动信号，并将所述驱动信号输出至所述直流-交流变换器。


4.一种用于光伏中压集散系统的控制系统，所述光伏中压集散系统包括N个光伏模块、与所述N个光伏模块一一对应连接的N个直流-直流变换器、直流-交流变换器以及与所述直流-交流变换器连接的工频变压器，其中，所述N个直流-直流变换器的输出端并联接入直流母线，所述直流母线与所述直流-交流变换器连接，所述工频变压器用于与中压交流电网连接，N是大于或等于1的自然数，其特征在于，
所述控制系统包括与所述直流-交流变换器对应的直流-交流变换器控制电路，其中，
所述直流-交流变换器控制器包括母线电压采样电路、交流电网采样计算电路、有功功率环调节器、限幅单元、母线电压环调节器、有功电流环调节器、无功电流环调节器和正弦脉宽调制波产生电路，其中，
所述母线电压采样电路用于采样所述直流母线的母线电压信号Udc；
所述交流电网采样计算电路用于采样所述直流-交流变换器输出的交流电压信号和交流电流信号，并基于所述交流电压信号和所述交流电流信号计算得到有功电流信号id、无功电流信号iq和有功功率信号P；
所述有功功率环调节器与所述交流电网采样计算电路连接，用于接收预定有功功率给定信号Pref与所述有功功率信号P相减获得的功率差信号，并输出调节电压信号；
所述限幅单元与所述有功功率环调节器连接，用于自所述有功功率环调节器接收所述调节电压信号，并输出直流母线电压给定信号Udcref；
所述母线电压环调节器与所述限幅单元和母线电压采样电路连接，用于接收所述直流母线电压给定信号Udcref与所述母线电压信号Udc相减获得的电压差信号，并输出有功电流给定信号idref；
所述有功电流环调节器与所述母线电压环调节器和所述交流电网采样计算电路连接，用于接收所述有功电流给定信号idref与所述有功电流信号id相减获得的第一电流差信号，并输出第一调制信号ur1；
所述无功电流环调节器与所述交流电网采样计算电路连接，用于接收预定无功电流给定信号iqref与所述无功电流信号iq相减获得的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王江峰，孙凯，史海旭，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11