一种针对串联型光伏直流升压系统的分散自治控制方法与流程

1.本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种针对串联型光伏直流升压系统的分散自治控制方法。


背景技术：

2.为适应大型光伏电站的大功率、高电压特性，研究了串联型光伏直流升压系统。在串联型光伏直流升压系统中，串联型光伏直流升压变换器进行一次升压，多台变换器输出串联实现二次升压。在串联型光伏直流升压系统中，系统电压保持恒定，但是串联运行的各台串联型光伏直流升压变换器输出电压随其输入的光伏功率变化而发生宽范围变化，串联型光伏直流升压变换器宽电压范围、高效率运行非常困难。


技术实现要素：

3.本发明的目的是实现串联型光伏直流升压变换器的宽电压范围、高效率可靠运行。为实现串联型光伏直流升压变换器的可靠运行要求，本发明提出一种针对串联型光伏直流升压系统的分散自治控制方法，单台串联型光伏直流升压变换器需具备额定电压模式和限电压模式，n台变换器串联就有2n种工作模式，当变换器输出电压为额定电压范围，变换器正常运行在额定电压模式，实现最大功率输出。当变换器输出电压升高到超过上限电压，变换器运行至限电压模式，采用定输出电压的运行方式，限制输出功率，防止出现过压。这样实现串联型变换器分散自治协调运行。
4.本发明的技术方案为：
5.一种针对串联型光伏直流升压系统的分散自治控制方法，所述串联型光伏直流升压系统包含多台串联型光伏直流升压变换器，每台所述串联型光伏直流升压变换器输入电压独立，输出电压串联，并且，每台串联型光伏直流升压变换器具备额定电压工作模式和限电压工作模式，n台串联型光伏直流升压变换器串联就有2n种工作模式；所述方法包括以下步骤：
6.步骤1、在变换器运行前进行高压侧电压检测，判断变换器进入哪种工作模式：
7.如果变换器工作在限电压工作模式，高压侧电压小于限定值0.8v
omax
，则变换器进入额定电压工作模式，实现最大功率输出，稳定向电网传输功率；
8.如果变换器工作在额定电压工作模式，高压侧电压大于等于限定值1.1v
omax
，则变换器进入限电压工作模式，变换器进行输出电压闭环控制，实现变换器定输出电压运行，避免了变换器输出电压过压；
9.限电压模式和额定电压模式之间的转换采用滞回控制，可避免了变换器输出电压的毛刺导致的变换器的模式来回跳变，采用滞回控制，以让变换器对于输出电压微小变化不那么敏感，增强变换器的抗干扰能力。
10.步骤2、变换器在运行过程中时刻保持对高压侧电压的检测，判断变换器进入正确的运行模式，实现串联型变换器宽电压范围、高效率可靠运行。
11.进一步的，所述变换器进入额定电压工作模式包括采样光伏阵列输入电压和输入电流，将通过最大功率跟踪控制器计算得到最大功率点的电压作为该变换器的输入电压指令，采用输出电压闭环控制产生输出电流指令，实现输出电流内环控制。
12.进一步的，所述变换器进入限电压工作模式包括以输出电压为闭环控制，控制器计算得到变换器的输入电压作为该变换器的输入电压指令，采用输出电压闭环控制产生输出电流指令，实现输出电流内环控制。
13.本发明的有益效果：
14.1)本发明串联型光伏直流升压变换器工作在额定电压模式下，能够实现最大功率输出，保证了光伏资源的高效利用；
15.2)本发明串联型光伏直流升压变换器工作在限电压模式下，实现变换器定输出电压运行，避免了串联型光伏直流升压变换器的过压，实现了串联型光伏直流升压变换器的可靠运行；
16.3)本发明串联型光伏直流升压变换器具有额定电压模式和限电压模式，满足了串联光伏直流升压系统的设计需求，变换器可以进行两种模式自由切换，避免了对集中控制器的依赖，降低了通信错误导致的故障，实现了串联型变换器宽电压范围、高效率可靠运行；
17.4)本发明串联型光伏直流升压变换器限电压模式和额定电压模式之间的转换采用滞回控制，可避免了变换器输出电压的毛刺导致的变换器的模式来回跳变，采用滞回控制，以让变换器对于输出电压微小变化不那么敏感，增强变换器的抗干扰能力。
附图说明
18.图1为本发明的串联型光伏直流升压系统结构图；
19.图2为串联型光伏直流升压变换器的模式切换示意图；
20.图3为串联型光伏直流升压变换器的总体控制框图；
21.图4为串联型光伏直流升压变换器的额定电压模式控制框图；
22.图5为串联型光伏直流升压变换器的限电压模式控制框图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
24.如图1所示，串联型光伏直流升压系统包含多个串联型光伏直流升压变换器，每台串联型光伏直流升压变换器输入电压独立，输出电压串联。在光伏直流串联系统中，系统电压保持恒定，即多台串联型变换器输出电压总和恒定。但是串联运行的各台直流变换器输出电压随其输入的光伏功率变化而发生宽范围变化，在光伏直流串联升压系统中，光伏直流升压变换器内部进行一次升压，多台变换器输出串联实现二次升压。
25.如图2所示，本发明提出一种针对串联型光伏直流升压系统的分散自治控制方法，单台串联型光伏直流升压变换器需具备额定电压工作模式和限电压工作模式，n台变换器
串联就有2n种工作模式，当变换器输出电压为额定电压范围，变换器正常运行在额定电压模式，实现最大功率输出。当变换器输出电压升高到超过上限电压，变换器运行至限电压模式，采用定输出电压的运行方式，限制输出功率，防止出现过压。这样实现串联型变换器分散自治协调运行。
26.如图3所示，在变换器运行前进行高压侧电压检测，判断变换器进入哪种工作模式。如果变换器工作在限电压模式，高压侧电压小于限定值0.8v
omax
，变换器进入额定电压工作模式，也是mppt工作模式，实现最大功率输出，稳定向电网传输功率；如果变换器工作在额定电压模式，高压侧电压大于等于限定值1.1v
omax
，变换器进入限电压工作模式，也是定输出电压工作模式，变换器进行输出电压闭环控制，实现变换器定输出电压运行，避免了变换器输出电压过压。
27.如图4所示，串联型光伏直流升压变换器mppt工作模式，采样光伏阵列输入电压和输入电流，将通过最大功率跟踪控制器计算得到最大功率点的电压作为串联型光伏直流升压变换器输入电压指令；采用输出电压闭环控制产生输出电流指令，实现输出电流内环控制。
28.如图5所示，串联型光伏直流升压变换器定输出电压工作模式，以输出电压为闭环控制，控制器计算得到变换器的输入电压作为串联型变换器输入电压指令；采用输出电压闭环控制产生输出电流指令，实现输出电流内环控制。
29.尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。