具有集群调节器的三相群微逆变器系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了具有集群调节器的三相群微逆变器系统及控制方法，通过设置固定群和自由群微逆变器，实现对并网微逆变器的灵活控制，同时使成本降低；集群调节器采用粒子群算法作为功率算法，调节功率平衡，降低功率损耗；采用两级分布式控制，各微逆变器间通过本地通信网络交换信息，集群调节器不需要对每一个微逆变器投切进行控制，减小了长距离通信以及成本消耗，当各相输入功率变化时，投切自由群微逆变器子群可以保证微逆变器整体工作效率，该方法易于实现，有效的解决光伏电池阵列光照不平衡及个别损坏等问题对整体电流输出造成的不利影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
太阳能是干净无污染且取之不尽、用之不竭、随处可得的能源，在化石能源逐渐短缺的今天，选择太阳能作为替代能源是解决能源危机的有效途径之一。光伏发电系统一般采用微逆变器作为直流-交流的转换工具。工程实践中，光伏电池不宜过多的串联或并联，所以大部分光伏系统采用多台微逆变器并联，取代一台大型逆变器，且每台微逆变器连接一个光伏电池阵列可以改善光伏电池阵列光照不均、个别故障等对整体电网的不利影响。三相并网时，传统的方法是每相均采用相同数目、结构相同的微逆变器，较容易地实现功率平衡，但当各相外部条件不同时，容易导致某相中的微逆变器闲置过多。多微逆变器并网系统中，若微逆变器固定平均分配于电网三相中，虽然容易控制，但是微逆变器的利用率受到限制，拓扑不够灵活；若微逆变器均可自由工作于电网任意相中，会使得控制成本过高；因此急需提出一种新的太阳能三相微逆变器系统及其控制方法，降低功率损耗，提高微逆变器的工作效率。
技术实现思路
本专利技术提出，其目的在于，克服上述现有技术的不足，通过设置固定群和自由群微逆变器，利用集群调节器进行控制，保证三相功率平衡，降低功率损耗，提高微逆变器工作效率。具有集群调节器的太阳能光伏三相群微逆变器系统，包括集群调节器、微逆变器群、通信电路模块及检测电路模块，微逆变器群的直流输入端和交流输出端均与检测电路模块相连，检测电路模块的输出端与集群调节器相连，集群调节器通过通信模块与自由群微逆变器群相连；所述微逆变器群包括4组单相微逆变器，分为固定群微逆变器和自由群微逆变器；其中三组单相微逆变器即A相微逆变器组、B相微逆变器组和C相微逆变器组构成固定群微逆变器，另一组为自由群微逆变器；微逆变器群中每个单相微逆变器的直流端与一个光伏电池阵列输出端相连；每个固定群微逆变器中单相微逆变器的数量相同，A相固定群中每个单相微逆变器的交流端与电网A相相连，B相固定群中每个单相微逆变器的交流端与电网B相相连，C相固定群中每个单相微逆变器的交流端与电网C相相连；自由群微逆变器中每个单相微逆变器的交流端通过选择控制开关与电网任一项相连，自由群微逆变器中每个单相微逆变器之间通过通信电路单元相连；自由群微逆变器自行组成I 3个子群，子群群组拓扑具有动态性；自由群微逆变器根据每相需要补充的功率数自行在A、B及C三相排队，每相子群中向集群调节器发送功率信息并被读取的微逆变器作为节点，当队列中微逆变器的功率总数达到该相需求时，节点微逆变器停止排队并向集群调节器发出组群完成信息，集群调节器确认组群。所述微逆变器群中的每个单相微逆变器均采用交错反激式结构。所述微逆变器群中的每个单相微逆变器还包括控制单元、检测电路单元及通信电路单元；自由群微逆变器中的单相微逆变器通过各自的通信电路单元进行基于令牌机制的电力载波通信。具有集群调节器的太阳能光伏三相群微逆变器系统的控制方法，采用所述的具有集群调节器的太阳能光伏三相群微逆变器系统，采用两级分布式控制，通过集群调节器采用粒子群算法作为功率优化算法计算得到的计算各相平衡时的输出功率及损耗功率，控制自由群微逆变器群中各相子群微逆变器的输出功率，调节三相功率平衡，降低功率损耗；所述两级分布式控制包括高层控制和底层控制，其中高层控制是指通过集群调节器依据固定群微逆变器中各相固定群的输出功率选择自由群微逆变器中子群分别并入电网二相；底层控制指各单相微逆变器内部的控制算法和单相微逆变器间组成的通信网络；单相微逆变器内部的控制算法包括工作效率控制，还包括现有技术中的MPPT控制、均流控制、电流环控制及锁相环(PLL)控制；单相微逆变器间组成的通信网络指自由群微逆变器中各单相微逆变器通过各自的通信单元进行相互通信，获取各自的输出功率和工作状态，依据集群调节器发出的各相固定群微逆变器的输出功率进行自由组合，构建自由群微逆变器子群。 各单相微逆变器的工作效率控制过程如下:步骤1:各单相微逆变器采集与本身相连的光伏电池阵列的输出电压作为输入电压；步骤2:通过计算各单相微逆变器输入电压与设定电压Umin的比值，判断各单相微逆变器的工作效率；步骤3:重新确定微逆变器投切情况。当单相微逆变器输入电压低于Umin时，若微逆变器处于投入状态即已并入电网工作，则自行停止工作并切断与电网的连接，若微逆变器已处于切断状态，则保持现状；当单相微逆变器输入电压高于Umin时，若微逆变器处于切断状态，则自行开始工作并接入电网，若微逆变器已处于投入状态，则保持现状。所述集群调节器采用粒子群算法作为功率优化算法，计算各相平衡时的输出功率及损耗功率，其中，粒子群算法的目标函数，即适应值函数为T，以T达到最小值作为控制目标:T=Ic1Uk2APs其中，Pcost 为功率损耗:Prast= (PinA+PinB+Pinc) _ (PoutA+PoutB+Poutc)，Δ Ps 为三相平衡表 m达式:八匕=^。-- —)2+^—- —)2+^—- 。-)2，P-=ILp ,为A相微逆变器的输出功率总和，P0UtB=TjPoumj为B相微逆变器的输出功率总和，P =Σ凡为C相微逆变器的 J=1k=i输出功率总和本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有集群调节器的太阳能光伏三相群微逆变器系统，其特征在于，包括集群调节器、微逆变器群、通信电路模块及检测电路模块，微逆变器群的直流输入端和交流输出端均与检测电路模块相连，检测电路模块的输出端与集群调节器相连，集群调节器通过通信模块与自由群微逆变器群相连；所述微逆变器群包括4组单相微逆变器，分为固定群微逆变器和自由群微逆变器；其中三组单相微逆变器即A相微逆变器组、B相微逆变器组和C相微逆变器组构成固定群微逆变器，另一组为自由群微逆变器；微逆变器群中每个单相微逆变器的直流端与一个光伏电池阵列输出端相连；每个固定群微逆变器中单相微逆变器的数量相同，A相固定群中每个单相微逆变器的交流端与电网A相相连，B相固定群中每个单相微逆变器的交流端与电网B相相连，C相固定群中每个单相微逆变器的交流端与电网C相相连；自由群微逆变器中每个单相微逆变器的交流端通过选择控制开关与电网任一项相连，自由群微逆变器中每个单相微逆变器之间通过通信电路单元相连；自由群微逆变器自行组成1～3个子群，子群群组拓扑具有动态性；自由群微逆变器根据每相需要补充的功率数自行在A、B及C三相排队，每相子群中向集群调节器发送功率信息并被读取的微逆变器作为节点，当队列中微逆变器的功率总数达到该相需求时，节点微逆变器停止排队并向集群调节器发出组群完成信息，集群调节器确认组群。...

【技术特征摘要】
1.具有集群调节器的太阳能光伏三相群微逆变器系统，其特征在于，包括集群调节器、微逆变器群、通信电路模块及检测电路模块，微逆变器群的直流输入端和交流输出端均与检测电路模块相连，检测电路模块的输出端与集群调节器相连，集群调节器通过通信模块与自由群微逆变器群相连； 所述微逆变器群包括4组单相微逆变器，分为固定群微逆变器和自由群微逆变器；其中三组单相微逆变器即A相微逆变器组、B相微逆变器组和C相微逆变器组构成固定群微逆变器，另一组为自由群微逆变器；微逆变器群中每个单相微逆变器的直流端与一个光伏电池阵列输出端相连； 每个固定群微逆变器中单相微逆变器的数量相同，A相固定群中每个单相微逆变器的交流端与电网A相相连，B相固定群中每个单相微逆变器的交流端与电网B相相连，C相固定群中每个单相微逆变器的交流端与电网C相相连； 自由群微逆变器中每个单相微逆变器的交流端通过选择控制开关与电网任一项相连，自由群微逆变器中每个单相微逆变器之间通过通信电路单元相连； 自由群微逆变器自行组成I 3个子群，子群群组拓扑具有动态性；自由群微逆变器根据每相需要补充的功率数自行在A、B及C三相排队，每相子群中向集群调节器发送功率信息并被读取的微逆变器作为节点，当队列中微逆变器的功率总数达到该相需求时，节点微逆变器停止排队并向集群调节器发出组群完成信息，集群调节器确认组群。2.根据权利要求1所述的具有集群调节器的太阳能光伏三相群微逆变器系统，其特征在于，所述微逆变器群中的每个单相微逆变器均采用交错反激式结构。3.根据权利要求1或2任一项所述的具有集群调节器的太阳能光伏三相群微逆变器系统，其特征在于，所述微逆变器群中的每个单相微逆变器还包括控制单元、检测电路单元及通信电路单元； 自由群微逆变器中的单相微逆变器通过各自的通信电路单元进行基于令牌机制的电力载波通信。4.具有集群调节器的太阳能光伏三相群微逆变器系统的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建，阮璇，粟梅，范辉，张鹏，
申请(专利权)人：江西中能电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：