用于光伏直流（DC）总线控制系统和方法技术方案

用于DC电力传输和集中电力逆变的太阳能发电系统及方法。太阳能发电系统包括光伏(PV)总线系统和固定总线系统。所述PV系统利用控制模式切换控制方法，所述控制模式切换控制方法包括确定启用本地最大功率点跟踪(MPPT)控制；响应于确定所述本地MPPT控制被启用，启动MPPT模式定时器；执行本地MPPT；确定MPPT模式定时器是否大于预定周期；以及，响应于确定MPPT模式定时器大于预定周期，将MPPT控制切换到下一个MPPT控制器。分布式MPPT控制方法包括顺序MPPT控制，自适应ΔV MPPT控制和/或功率限制控制。固定总线系统包括PV串级MPPT控制器和固定DC输入中央逆变器或多个固定DC模块化逆变器。器。器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光伏直流（DC）总线控制系统和方法
相关申请的交叉引用：本申请要求享受于2019年5月3日提交的申请号为62/842,798的美国专利的优先权。


本专利技术涉及到太阳能发电系统
，具体地涉及用于DC电力传输和集中电力逆变的太阳能发电系统及方法。

技术介绍

太阳能和风能对于全世界的消费者和企业来说是越来越重要的可再生、无污染的能源。对于太阳能，排列成阵列或串的光伏(PV)面板通常提供将太阳能转换为电能的手段。在运行光伏阵列时，最大功率点跟踪(MPPT)通常用于自动确定光伏阵列应运行的电压或电流，以针对特定温度和太阳辐照度产生最大功率输出。尽管MPPT允许产生最大输出功率，但光伏阵列产生的功率的传输和存储可能效率低下且成本高昂。

技术实现思路

本专利技术的技术通常涉及PV总线和固定DC总线电力系统，以及控制PV总线和固定DC总线电力系统的方法。除其他优点外，本专利技术的技术在DC/DC控制器的子集发生故障或无法执行MPPT功能的情况下提供DC/DC控制器的网络之间的冗余。总体方面本，专利技术提供一种用于控制PV总线电力系统的方法，该方法包括在当前的DC/DC控制器处确定启用本地最大功率点跟踪(MPPT)控制；响应于确定本地MPPT控制被启用，启动MPPT模式定时器；执行MPPT；确定MPPT 模式定时器大于预定周期；以及，响应于确定MPPT模式定时器大于预定周期，将MPPT控制模式切换到下一DC/DC控制器。其他方面，包括记录在一个或多个计算机存储设备上的相应计算机系统、装置和计算机程序，每个计算机存储设备被配置为执行所述方法的动作。实现上述功能可以包括以下特征中的一个或多个。该方法可包括确定不启用本地MPPT控制；以及响应于确定本地MPPT控制未被启用，将上一个占空比保持在当前MPPT控制器的最后一个已知MPPT设定点。该方法可包括测量本地电压和电流；以及根据所测量的本地功率扰动确定最大功率点电压搜索方向ΔV。该方法可包括确定启用功率限制；以及响应于确定功率限制被启用，基于测量的本地电压和电流确定输出功率，并且确定输出功率大于功率阈值；以及响应于确定输出功率大于功率阈值，在负ΔV的方向上执行MPPT。该方法可包括确定输出功率不大于功率阈值；以及，响应于确定输出功率不大于功率阈值，在正ΔV的方向上执行MPPT，在此也称为反向MPPT。该方法可包括确定未启用功率限制；以及，响应于确定功率限制未被启用，执行MPPT。该方法可包括确定MPPT模式定时器不大于预定周期；响应于确定 MPPT模式定时器不大于预定周期，进一步确定启用MPPT控制；以及，响应于进一步确定MPPT控制被启用，启动
MPPT模式定时器。该方法可包括确定MPPT 模式定时器不大于预定周期；响应于确定MPPT模式定时器不大于预定周期，进一步确定不启用MPPT控制；以及，响应于进一步确定MPPT控制未被启用，进一步将先前的占空比保持在当前MPPT控制器的最后一个已知MPPT设定点。该方法可包括响应于确定MPPT模式定时器大于预定周期，在将MPPT控制模式切换到下一个MPPT控制器之前，允许分布式能源的电压扰动。该方法可包括缩放电压扰动的幅度。该方法可以包括基于本地设备度量来缩放电压扰动的幅度。本地设备度量可以是输出功率或电池充电状态。所描述的技术的实现可以包括硬件、方法或过程，或者计算机可访问介质上的计算机软件。另一个通用方面的特征在于一种PV总线系统。PV总线系统包括中央逆变器单元、耦合到中央逆变器单元的PV总线、通过PV总线分别耦合到中央逆变器单元的PV串、分别耦合到PV总线的电池以及分别耦合在电池和PV总线之间的 DC/DC控制器。每个DC/DC控制器包括处理器和存储器。存储器上存储有指令，当处理器执行这些指令时，使DC/DC控制器确定启用最大功率点跟踪(MPPT) 控制；响应于确定本地MPPT控制被启用，启动MPPT模式定时器；执行MPPT；确定MPPT模式定时器大于预定周期；以及响应于确定MPPT模式定时器大于预定周期，将MPPT控制模式切换到下一DC/DC控制器。PV总线系统的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。每个DC/DC控制器可以包括MPPT控制器和DC/DC转换器。每个DC/DC控制器可包括比例积分微分(PID)控制级和耦合到PID控制级的下降级。每个光伏串可包括至少一个光伏面板。指令在由处理器执行时还可以使DC/DC控制器确定MPPT控制未启用；并且，响应于确定MPPT控制未被启用，将先前的占空比保持在当前MPPT 控制器的最后一个已知MPPT设置点。指令在由处理器执行时还可以使DC/DC 控制器测量本地电压和电流；根据测得的本地电压确定MPPTΔV；确定已启用功率限制；以及，响应于确定功率限制被启用，基于测得的本地电压和电流确定输出功率；以及确定输出功率大于功率阈值；并且，响应于确定输出功率大于功率阈值，执行MPPT。该指令在由处理器执行时还可以使DC/DC控制器确定输出功率不大于功率阈值；并且，响应于确定输出功率不大于功率阈值，执行反向 MPPT。另一个通用方面的特征在于固定DC总线系统。固定DC总线系统包括模块化逆变器；耦合至模块化逆变器的固定DC总线；通过固定DC总线耦合至模块化逆变器的光伏串；连接至固定DC总线的电池；以及耦合在电池和固定DC总线之间的DC/DC控制器。每个PV串包括一个MPPT控制器。MPPT控制器包括PID控制级和具有下降增益的下降级。固定DC总线系统的实现可以包括以下特征中的一个或多个。PID控制级可以包括第一电压增益块和耦合到第一电压增益块的输出的第一比例积分(PI)控制器。下降级可以包括下降增益块，其被配置为向输入电压施加下降增益以获得下降增益电压；以及第一减法块，其耦合到下降增益块的输出并且从第一PI控制器的输出减去下降增益电压以获得经调整的PI控制器输出。下降级可以包括加法块，该加法块耦合到第一减法块的输出并且将调整后的PI控制器输出与参考功率相加以获得进一步调整的PI控制器输出。下降级可以包括耦合到加法块并且从进一步调整的PI控制器输出中减去输入电压的第二减法块。下降级可以包括耦合到第二减法块的输出的第二电压增益块，以及耦合到第二电压增益块的输出的第二 PI控制器。在附图和以下描述中阐述了本专利技术的一个或多个方面的细节。本专利技术中描述的技
术的其他特征、目的和优点将从描述和附图以及从权利要求中显而易见。
附图说明
本专利技术的各个方面在下文中参考附图进行了描述，这些附图并入并构成本说明书的一部分，其中：图1是说明光伏总线系统的示意图；图2是说明光伏总线系统MPPT控制模式切换的流程图；图3是根据本专利技术披露的一个方面的固定直流总线系统架构的示意图；图4是说明PV总线模型的示意图；图5是说明固定直流总线模型的示意图；图6是说明太阳变异光谱的图形图，其可用于确定MPPT控制在MPPT单元网络的两个MPPT单元之间切换的速度；图7是说明PV总线MPPT性能的图解；图8是说明PV总线MPPT和功率输出限制性能的图解；图9是说明固定直流总线MPPT和压降功率共享性能的图解；图10是说明具有MPPT本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，其特征在于，包括：确定在当前DC/DC控制器处启用最大功率点跟踪(MPPT)控制；响应于确定MPPT控制被启用，启动MPPT模式定时器；执行MPPT；确定MPPT模式定时器大于预定周期；以及响应于确定MPPT模式定时器大于预定周期，将MPPT控制模式切换到下一个DC/DC控制器。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：确定未启用MPPT控制；以及响应确定MPPT控制未被启用，将上一个占空比保持在当前DC/DC控制器的最后一个已知的MPPT设定点。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：测量本地电压和电流；以及根据测得的本地电压来确定MPPTΔV。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：确定启用功率限制；以及响应于确定功率限制被启用：根据测得的本地电压和电流确定输出功率；以及确定输出功率大于功率阈值；以及响应于确定输出功率大于功率阈值，执行MPPT。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：确定输出功率不大于功率阈值；以及响应于确定输出功率不大于功率阈值，执行反向MPPT。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：确定未启用功率限制；以及响应于确定功率限制未被启用，执行MPPT。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：确定所述MPPT模式定时器不大于预定周期；响应于确定MPPT模式定时器不大于预定周期，进一步确定启用MPPT控制；以及响应于进一步确定MPPT控制未被启用，启动MPPT模式定时器。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：确定所述MPPT模式定时器不大于预定周期；响应于确定MPPT模式定时器不大于预定周期，进一步确定不启用MPPT控制；和作为进一步确定MPPT控制未启用的响应，进一步将先前的占空比保持在当前DC/DC控制器最后已知的MPPT设定点。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括响应于确定所述MPPT模式定时器大于预定周期，在将MPPT控制模式切换到下一个DC/DC控制器之前，允许分布式能源的电压扰动。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括缩放电压扰动的幅度。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括基于本地设备度量来缩放所述电压扰动的幅度。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，其中本地设备度量是输出功率或电池充电状态。13.一种PV总线系统，其特征在于，包括：中央逆变器单元；耦合到中央逆变器单元的多个PV总线；分别经由所述多个PV总线耦合到所述中央逆变器单元的多个PV串；分别耦合到所述多个PV总线的多个电池；
以及分别耦合在所述多个电池和所述多个PV总线之间的多个DC/DC控制器，所述多个DC/DC控制器中的每一个包括：处理器和存储器，所述存储器存储有指令，当处理器执行指令时，使DC/DC控制器确定启用最大功率点跟踪(MPPT)控制；响应于确定本地MPPT控制被启用，启动MPPT模式定...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，亚历山大，
申请(专利权)人：耐克斯特拉克尔有限公司，
类型：发明
国别省市：