光伏串联升压并网系统直流变换器模式平滑切换控制方法技术方案

本发明专利技术属于直流变换器控制领域，具体涉及了一种光伏串联升压并网系统直流变换器模式平滑切换控制方法，旨在解决现有技术无法实现光伏串联升压并网系统直流变换器的模式平滑切换的问题。本发明专利技术包括：各光伏直流变换器实时检测输入电压、电流和输出电压：若输出电压低于设定的限电压控制上限，变换器运行在最大功率跟踪控制模式；若输出电压达到设定的限电压控制上限，变换器偏离最大功率点进入限电压控制模式；若输出电压降低到设定的限电压控制下限，变换器退出限电压控制模式进入最大功率跟踪控制模式。本发明专利技术的控制方法可以实现光伏直流变换器运行模式的平滑切换，减小暂态冲击，提高光伏直流变换器串联升压并网系统的稳定性和可靠性。定性和可靠性。定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
光伏串联升压并网系统直流变换器模式平滑切换控制方法


[0001]本专利技术属于直流变换器控制领域，具体涉及了一种光伏串联升压并网系统直流变换器模式平滑切换控制方法。

技术介绍

[0002]大型光伏发电基地是光伏规模化利用的重要发展方向，国际上已建成印度古吉拉特、美国羚羊峡谷光伏电站等一批百万千瓦级大型光伏发电基地；EUMENA计划提出到2050年在环地中海地区建设33.3亿千瓦光伏发电基地，解决欧洲国家33％以上的电力需求。我国是大型光伏电站装机规模最大的国家，建成了青海格尔木、甘肃敦煌、新疆哈密等百万千瓦以上光伏发电基地，并且规划2020年光伏电站装机容量达到250吉瓦。针对大型光伏发电基地在数十平方公里范围内的高效率、低成本电力汇集接入问题，光伏直流升压汇集接入技术把光伏阵列输出的低压直流电直接升压到中压直流实现电力汇集和接入电网。与交流系统相比，直流系统可避免系统容抗和感抗影响，解决无功补偿、谐波谐振等技术问题；通过整体替代“逆变器-箱变-主变-无功补偿装置”的交流升压汇集接入系统，大大减少中间转换环节及其电力线缆用量，降低系统接入成本、提高系统整体效率，是大型光伏发电基地汇集接入技术的未来发展方向。特别是光伏直流串联系统效率比集中交流系统可提高约2％～3％，光伏直流串联结构是未来光伏发电基地的重要发展方向之一，特别是针对边远弱电网地区，光伏直流串联系统结合中高压柔性直流系统可以实现大规模光伏基地电能远距离传输外送。
[0003]国际上，光伏直流升压汇集接入技术刚刚兴起，研发了光伏直流升压变流器原理样机，系统方案尚在理论研究阶段；在光伏直流升压汇集接入技术方向上，国内外均处在起跑阶段，我国占据了技术先发优势。
[0004]大规模光伏电站经中高压直流进行电能汇集，给大容量电力电子设备带来了一系列新的技术挑战。目前国内外对光伏中高压直流串联型升压汇集系统研究还处于起步阶段，对光伏直流串联型升压汇集系统的运行特性和控制策略的研究成果不多。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的上述问题，即现有技术无法实现光伏串联升压并网系统直流变换器的模式平滑切换的问题，本专利技术提供了一种光伏串联升压并网系统直流变换器模式平滑切换控制方法，应用于光伏串联升压并网系统，所述光伏串联升压并网系统包括N组光伏阵列，与N组光伏阵列一一连接的N台光伏直流变换器以及与N台光伏直流变换器一一连接的用于控制所述光伏直流变换器的N台控制器，该控制方法包括：
[0006]启动光伏直流串联升压并网系统，所述光伏直流变换器实时检测输入电压V
pv
、输入电流I
pv
以及输出电压V
o_i
，设定光伏直流变换器输出电压上限值V
upper
及下限值V
lower
，判断并执行：
[0007]若V
o_i
＜V
upper
，则基于所述光伏直流变换器实时检测输入电压V
pv
、输入电流I
pv
，每
台光伏直流变换器对应的控制器通过最大功率跟踪控制算法给出每台光伏直流变换器连接的光伏阵列的最大功率点对应的光伏阵列电压，经过输入电压闭环控制、输出电流闭环控制以及输出电压前馈控制方式，然后经过PWM发生器最终产生驱动信号，光伏直流变换器运行在最大功率跟踪控制模式；
[0008]若V
o_i
≥V
upper
，则通过控制器中的限电压控制器给出光伏输出电压参考值，经过输入电压闭环控制、输出电流闭环控制以及输出电压前馈方式，然后经过PWM发生器最终产生驱动信号，光伏直流变换器运行模式由最大功率跟踪模式快速平滑切换至限电压控制模式；
[0009]若V
o_i
≤V
lower
，则基于所述光伏直流变换器实时检测输入电压V
pv
、输入电流I
pv
，每台光伏直流变换器对应的控制器通过最大功率跟踪控制算法给出光伏最大功率点的光伏电压参考值，经过输入电压闭环控制、输出电流闭环控制以及输出电压前馈控制方式，然后经过PWM发生器最终产生驱动信号，光伏直流变换器运行模式由限电压控制模式快速平滑切换至最大功率跟踪模式。
[0010]在一些优选的实施例中，所述光伏直流变换器输出电压上限值V
upper
设定如下：
[0011]V
upper
＝(1+α)
·
V
o_i
[0012]其中，α为光伏直流串联系统中光伏直流变换器设定的输出限电压控制滞环上限系数，V
o_i
为光伏直流串联系统中第i台光伏直流变换器的输出电压。
[0013]在一些优选的实施例中，所述光伏直流变换器输出电压下限值V
lower
设定如下：
[0014]V
lower
＝(1-β)
·
V
o_i
[0015]其中，β为光伏直流串联系统中光伏直流变换器设定的输出限电压控制滞环下限系数，V
o_i
为光伏直流串联系统中第i台光伏直流变换器的输出电压。
[0016]本专利技术的另一方面，提出了一种光伏串联升压并网系统直流变换器模式平滑切换控制系统，该控制系统包括实时监控模块、变换器输出电压上限与下限设定模块和模式选择与切换模块；
[0017]所述实时监控模块，配置为实时检测光伏直流变换器输入电压V
pv
、输入电流I
pv
以及输出电压V
o_i
；
[0018]所述变换器输出电压上限与下限设定模块，配置为设定光伏直流变换器输出电压上限值V
upper
及下限值V
lower
；
[0019]所述模式选择与切换模块，配置为判断并执行：
[0020]若V
o_i
＜V
upper
，则基于所述光伏直流变换器实时检测输入电压V
pv
、输入电流I
pv
，每台光伏直流变换器对应的控制器通过最大功率跟踪控制算法给出每台光伏直流变换器连接的光伏阵列的最大功率点对应的光伏阵列电压，经过输入电压闭环控制、输出电流闭环控制以及输出电压前馈控制方式，然后经过PWM发生器最终产生驱动信号，光伏直流变换器运行在最大功率跟踪控制模式；
[0021]若V
o_i
≥V
upper
，则通过控制器中的限电压控制器给出光伏输出电压参考值，经过输入电压闭环控制、输出电流闭环控制以及输出电压前馈方式，然后经过PWM发生器最终产生驱动信号，光伏直流变换器运行模式由最大功率跟踪模式快速平滑切换至限电压控制模式；
[0022]若V
o_i
≤V
lower
，则基于所述光伏直流变换器实时检测输入电压V
pv
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏串联升压并网系统直流变换器模式平滑切换控制方法，应用于光伏串联升压并网系统，所述光伏串联升压并网系统包括N组光伏阵列，与N组光伏阵列一一连接的N台光伏直流变换器以及与N台光伏直流变换器一一连接的用于控制所述光伏直流变换器的N台控制器，其特征在于，该控制方法包括：启动光伏直流串联升压并网系统，所述光伏直流变换器实时检测输入电压V
pv
、输入电流I
pv
以及输出电压V
o_i
，设定光伏直流变换器输出电压上限值V
upper
及下限值V
lower
，判断并执行：若V
o_i
＜V
upper
，则基于所述光伏直流变换器实时检测输入电压V
pv
、输入电流I
pv
，每台光伏直流变换器对应的控制器通过最大功率跟踪控制算法给出每台光伏直流变换器连接的光伏阵列的最大功率点对应的光伏阵列电压，经过输入电压闭环控制、输出电流闭环控制以及输出电压前馈控制方式，然后经过PWM发生器最终产生驱动信号，光伏直流变换器运行在最大功率跟踪控制模式；若V
o_i
≥V
upper
，则通过控制器中的限电压控制器给出光伏输出电压参考值，经过输入电压闭环控制、输出电流闭环控制以及输出电压前馈方式，然后经过PWM发生器最终产生驱动信号，光伏直流变换器运行模式由最大功率跟踪模式快速平滑切换至限电压控制模式；若V
o_i
≤V
lower
，则基于所述光伏直流变换器实时检测输入电压V
pv
、输入电流I
pv
，每台光伏直流变换器对应的控制器通过最大功率跟踪控制算法给出光伏最大功率点的光伏电压参考值，经过输入电压闭环控制、输出电流闭环控制以及输出电压前馈控制方式，然后经过PWM发生器最终产生驱动信号，光伏直流变换器运行模式由限电压控制模式快速平滑切换至最大功率跟踪模式。2.根据权利要求1所述的光伏串联升压并网系统直流变换器模式平滑切换控制方法，其特征在于，所述光伏直流变换器输出电压上限值V
upper
设定如下：V
upper
＝(1+α)
·
V
o_i
其中，α为光伏直流串联系统中光伏直流变换器设定的输出限电压控制滞环上限系数，V
o_i
为光伏直流串联系统中第i台光伏直流变换器的输出电压。3.根据权利要求1所述的光伏串联升压并网系统直流变换器模式平滑切换控制方法，其特征在于，所述光伏直流变换器输出电压下限值V
lower
设定如下：V...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄欣科，王环，王一波，许洪华，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：