一种大功率组串式光伏逆变器的最大功率点跟踪控制方法技术

本发明专利技术属于光伏逆变器控制算法技术领域，公开了一种大功率组串式光伏逆变器的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于：首先检测逆变器各光伏组串直流输入电压，当光照较弱时，光伏组串开路电压较低，随着光照增强，当光伏组串电压最大值超过开机电压阈值后，对所有光伏组串进行DC/DC变换器斩波升压及MPPT控制，使得所有光伏组串输入回路工作在最大功率点。当光伏组串达到足够高的电压后，停止电压较高光伏组串DC/DC升压及MPPT追踪控制，但保持电压较低光伏组串的升压控制，这样即减少了大部分的升压损耗又使得所有光伏组串工作于MPPT点。本方法避免了现有技术中将全部光伏组串进行DC/DC变换，避免产生不必要DC/DC变换器升压损耗，提高了逆变器总体发电效率。提高了逆变器总体发电效率。提高了逆变器总体发电效率。

【技术实现步骤摘要】
一种大功率组串式光伏逆变器的最大功率点跟踪控制方法


[0001]本专利技术涉及光伏逆变器控制算法
，特别是涉及一种大功率组串式光伏逆变器的最大功率点跟踪控制方法。

技术介绍

[0002]大功率组串式光伏发电逆变器一般应用在面积较大的厂房或公共建筑等屋顶上，并在用户侧运行，以自发自用为主，多余电力汇入公共电网中，这种较大的分布式电站的组串大部分串联光伏板数量较多，阵列电压较高，由于朝向、光照、温度等环境参数较为一致，各路组串输出特性也比较一致。
[0003]MPPT(MaximumPowerPointTracking)，即最大功率点跟踪，作为组串逆变器提高转换效率的关键技术，一般有两种控制方式，第一种是DC/DC变换器升压部分的MPPT控制，会一直工作，即不停的追踪各光伏组串的最大功率点，这种方案DC/DC变换器升压产生的功率损耗比较大；第二种是在开始阶段，所有光伏组串DC/DC变换器升压工作，在达到足够高的电压或能量后，停止全部光伏组串DC/DC变换器升压及MPPT追踪控制，组串进入旁路工作状态以减少DC/DC斩波升压产生的损耗。
[0004]对于第二种方法，若全部停止DC/DC变换器升压，虽然节省了DC/DC变换器升压的能量损耗，但若存在个别串联光伏电池板的数量少的光伏组串，其并没有工作在最大功率点，甚至没有输出电流，显然没有使所有光伏组串的处于最佳功率点。有鉴于此，专利技术一种大功率组串式光伏逆变器的最大功率点跟踪控制方法，当光伏组串达到足够高的电压后，停止电压较高光伏组串DC/DC升压及MPPT追踪控制，但保持部分电压较低光伏组串的升压控制，这样即减少了大部分的升压损耗又使得所有光伏组串工作于MPPT点，获得最佳的整体发电效率。
[0005]CN116014805A公开了一种光伏系统及控制方法；光伏系统包括：控制器和逆变器；逆变器的输入端用于连接多个光伏组串，多个光伏组串并联在一起，每个光伏组串包括光伏板和优化器；控制器，用于控制逆变器的输入电压小于等于第一光伏组串的MPPT电压；其中，第一光伏组串为多个光伏组串中开路电压最小的光伏组串；逆变器，用于对多个光伏组串进行MPPT扫描；优化器，用于获得每个光伏板对应的光伏板MPPT电压；维持光伏板均工作在对应的光伏板MPPT电压。其减少了多个光伏组串并联接入导致的功率损失，提高了光伏系统的输出功率。
[0006]CN115987207A公开了一种光伏组串能量管理系统、方法及设备，该系统包括：由多组光伏组件与智能接线盒串联形成的光伏组串，每个智能接线盒分别连接的智能中继器；智能接线盒获取相应光伏组件及自身的数据信息；智能中继器根据数据信息，利用预设算法计算每个光伏组件的基准数据；判断数据信息与所述基准数据的差异是否超过预设阈值；若是，则控制智能接线盒启动预设优化算法，对输出功率进行优化；若否，则控制智能接线盒工作在直通状态，保持输出功率。该系统能够使得在有遮挡的情况下的光伏组件的输出功率始终保持在最大功率点上，在无遮挡的情况下的光伏组件仍然能够处于最优工作
点。
[0007]但是,上述现有技术中，对于大功率组串式光伏逆变器每路输入配置的电池板数量若有不同，将造成部分回路不工作在最大功率点甚至电压过低无法输出电流，造成整体效率降低的问题。

技术实现思路

[0008]为解决上述问题，本专利技术的目的是揭示一种大功率组串式光伏逆变器的最大功率点跟踪控制方法，它是采用以下技术方案实现的。
[0009]一种大功率组串式光伏逆变器的最大功率点跟踪控制方法，用于光伏发电系统中, 光伏发电系统中具有多个光伏组串, 所有光伏组串所串接的光伏板的数量相等, 光伏组串的输出作为逆变器的光伏组串直流输入；其特征在于：首先检测逆变器各光伏组串直流输入电压，当光照较弱时，光伏组串开路电压较低，随着光照增强，当光伏组串电压最大值超过开机电压阈值后，对所有光伏组串进行DC/DC变换器斩波升压及MPPT控制，DC/DC变换器斩波升压及MPPT控制使得所有光伏组串输入回路工作在最大功率点，并控制逆变器直流母线电压在一个稳定的目标值，此时MPPT控制由逆变器的各路光伏组串DC/DC变换器实现。
[0010]上述所述的一种大功率组串式光伏逆变器的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于：若光照增强，光伏组串电压继续升高，若光伏组串的输入电压超过预设的阈值，停止所有组串DC/DC升压控制，转为旁路模式，减少升压回路器件工作产生的能量损耗，此时MPPT切换为由DC/AC变换器逆变控制实现。
[0011]上述所述的一种大功率组串式光伏逆变器的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于：还具有串接的光伏板的数量较少的光伏组串，串接的光伏板的数量较少的光伏组串的输出也作为逆变器的光伏组串直流输入；称串接的光伏板的数量较少的光伏组串为低电压光伏组串,称串接的光伏板的数量较多的光伏组串为高电压光伏组串,将低电压光伏组串的升压控制方法改变为：将低电压光伏组串的升压目标设定为高电压组串的开路电压值，并对低电压光伏组串的升压占空比设定上限D
LIMT
，且低电压光伏组串回路不再进行MPPT追踪。
[0012]上述所述的一种大功率组串式光伏逆变器的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于：由于低电压光伏组串升压占空上限阈值D
LIMT
的存在，当电流输出增大后，由于升压占空比最大被限定为D
LIMT
，当占空比达到D
LIMT
后，占空比不再增大，升压后的电压为U
OH
，假定相同光照及温度等外部条件下，忽略光伏板自身差异性，在某一时刻，将低电压光伏组串输出升压后，输出最佳工作MPPT电压点和高电压光伏组串的MPPT电压点重叠， DC/DC变换器升压占空比公式为:D
LIMT
=U
I
/U
OH
‑
1，其中U
OH
为高电压光伏组串的开路电压, U
i
为低电压光伏组串的开路电压，比值U
I
/U
OH
在逆变器投运时采集获得，U
OH
=U
I
/(1
‑
D
LIMT
)。
[0013]上述所述的一种大功率组串式光伏逆变器的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于：对于高电压光伏组串，通过DC/AC变换器的MPPT控制，使所有输入光伏组串都工作在最大功率工作点，对于低电压光伏组串，虽然没有追踪各自的最大功率工作点，但由于升压后输出电压曲线和高电压光伏组串在最大功率工作点时电压重叠，通过DC/AC逆变部分的MPPT控制，间接的控制了低电压光伏组串的输出电压，使低电压光伏组串工作在最大功率
点或最大功率点附近，实现了所有光伏组串处于最佳工作点的高效发电。
[0014]上述所述的一种大功率组串式光伏逆变器的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于：开路占空比上限D
LIMT
设定后，通过增加PI调节来实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大功率组串式光伏逆变器的最大功率点跟踪控制方法，用于光伏发电系统中, 光伏发电系统中具有多个光伏组串, 所有光伏组串所串接的光伏板的数量相等, 光伏组串的输出作为逆变器的光伏组串直流输入；其特征在于：首先检测逆变器各光伏组串直流输入电压，当光照较弱时，光伏组串开路电压较低，随着光照增强，当光伏组串电压最大值超过开机电压阈值后，对所有光伏组串进行DC/DC变换器斩波升压及MPPT控制，DC/DC变换器斩波升压及MPPT控制使得所有光伏组串输入回路工作在最大功率点，并控制逆变器直流母线电压在一个稳定的目标值，此时MPPT控制由逆变器的各路光伏组串DC/DC变换器实现。2.根据权利要求1所述的一种大功率组串式光伏逆变器的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于：若光照增强，光伏组串电压继续升高，若光伏组串的输入电压超过预设的阈值，停止所有组串DC/DC升压控制，转为旁路模式，减少升压回路器件工作产生的能量损耗，此时MPPT切换为由DC/AC变换器逆变控制实现。3.根据权利要求2所述的一种大功率组串式光伏逆变器的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于：还具有串接的光伏板的数量较少的光伏组串，串接的光伏板的数量较少的光伏组串的输出也作为逆变器的光伏组串直流输入；称串接的光伏板的数量较少的光伏组串为低电压光伏组串,称串接的光伏板的数量较多的光伏组串为高电压光伏组串,将低电压光伏组串的升压控制方法改变为：将低电压光伏组串的升压目标设定为高电压组串的开路电压值，并对低电压光伏组串的升压占空比设定上限D
LIMT
，且低电压光伏组串回路不再进行MPPT追踪。4.根据权利要求3所述的一种大功率组串式光伏逆变器的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于：由于低电压光伏组串升压占空上限阈值D
LIMT
的存在，当电流输出增大后，由于升压占空比最大被限定为D
LIMT
，当占空比达到D
LIMT
后，占空比不再增大，升压后的电压为U
OH
，假定相同光照及温度等外部条件下，忽略光伏板自身差异性，在某一时刻，将低电压光伏组串输出升压后，输出最佳工作MPPT电压点和高电压光伏组串的MPPT电压点重叠， DC/DC变换器升压占空比公式为: D
LIMT
= U
I
/U
OH
‑
1，其中U
OH
为高电压光伏组串的开路电压, U
i
为低电压光伏组串的开路电压，比值U
I
/ U
OH
在逆变器投运时采集获得， U
OH
= U
I
/(1
‑
D
LIMT
)。5.根据权利要求4所述的一种大功率组串式光伏逆变器的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于：对于高电压光伏组串，通过DC/AC变换器的MPPT控制，使所有输入光伏组串都工作在最大功率工作点，对于低电压光伏组串，虽然没有追踪各自的最大功率工作点，但由于升压后输出电压曲线和高电压光伏组串在最大功率工作点时电压重叠，通过DC/AC逆变部分的MPPT控制，间接的控制了低电压光伏组串的输出电压，使低电压光伏组串工作在最大功率点或最大功率点附近，实现了所有光伏组串处于最佳工作点的高效发电。6.根据权利要求5所述的一种大功率组串式光伏逆变器的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于：开路占空比上限D
LIMT
设定后，通过增加PI调节来实现速度及精度调节，PI调节包括：目标电压为U
IST
，实际电压U
REL
，差值U
E =U
IST
–
U
REL
，电压比例调节值Duty_P=KP
×
U
E
，KP取18，比列调节的作用是控制电压快速达到目标值，电压积分调节Duty_I=KI
×
U
E
，并在每个积分周期内将Ui累加，积分周期为55毫秒，KI取0.0009，积分调节用于消除静差，使电压稳定于目标值；最后得到电压PI调节的总和Duty_PI=Duty_P+ Duty_I，再给调节得到的占空比值Duty_PI设置上限值D
LIMT

【专利技术属性】
技术研发人员：管胜，顾晓东，杨毅，畅子凡，邹利军，周颖初，
申请(专利权)人：常熟市通用电器厂有限公司，
类型：发明
国别省市：