一种光伏优化器输出电压自适应限幅控制方法与流程

本申请涉及新能源发电，尤其是涉及一种光伏优化器输出电压自适应限幅控制方法。

背景技术：

1、在多光伏组件串联的用户系统中，由于不同光伏组件的光照条件、环境温度和遮挡情况均有较大不同，各个光伏组件的最大功率点也存在较大差异，单逆变器无法同时实现全部光伏组件的最大功率追踪。因此，需要对光伏组件增加光伏优化器，可以实现各个光伏组件独立的最大功率追踪。

2、现有的光伏优化器采用电压限幅值单次给定的控制方式，这种控制方式在启动阶段优化器功率较小时，可能会出现电压限幅环节中设定的电压限幅值与稳定电压相差很大的情况。当其他优化器功率大幅度变化时，电压会产生较大阶跃，存在不稳定现象。且无法根据环境变化，对电压限幅值进行预先调节。

技术实现思路

1、本申请的其中一个目的在于提供一种能够解决上述背景技术中至少一个缺陷的光伏优化器输出电压自适应限幅控制方法。

2、为达到上述的至少一个目的，本申请采用的技术方案为：一种光伏优化器输出电压自适应限幅控制方法，包括如下步骤：实时采集光伏组件所处环境的环境参数，基于环境参数、光伏组件以及光伏优化器之间的关系，推导出光伏优化器的电压限幅值更新系数k；于光伏优化器的运行阶段，当前时刻光伏优化器对应的输出电压限幅值为上一时刻的至少k倍；其中，电压限幅值更新系数k适于根据当前时刻的环境参数变化进行自适应更新。

3、优选的，电压限幅值更新系数k的表达式如下：

4、k=[ρ1·η·s·irr[1-0.005(rh+25)]+ ρ2·t]/(ulim·im)；

5、其中，irr表示辐照强度，rh表示空气湿度，t表示环境温度，ρ1和ρ2分别表示辐照强度和环境温度与光伏组件输出功率之间的关联系数，η表示光伏组件将太阳能转化为电能的效率因子，s表示光伏组件的表面积；im表示光伏优化器的输出电流，ulim表示上一时刻的输出电压限幅值。

6、优选的，电压限幅值更新系数k的推导过程如下：

7、环境参数与光伏组件的输出功率pout之间的关系式为：

8、pout=ρ1·η·s·irr[1-0.005(rh+25)]+ ρ2·t （1）；

9、光伏组件的输出功率pout与光伏优化器之间的关系式为：

10、pout=um·im（2）；

11、um=k·ulim（3）；

12、将关系式（1）、（2）和（3）进行联立，得到电压限幅值更新系数k的表达式；其中，um表示光伏优化器的输出电压。

13、优选的，在光伏优化器从启动至稳定运行阶段的过程中，光伏优化器先进行设定时间的输出电压不限幅的小功率启动阶段，然后根据更新的电压限幅值更新系数k对光伏优化器的输出电压进行限幅，直至光伏优化器进入稳定运行阶段。

14、优选的，在光伏优化器的运行阶段，适于根据采集的环境参数对光伏组件的输出电压进行预测，进而根据预测的光伏组件输出电压进行电压限幅值更新系数k的预设更新。

15、优选的，光伏组件的输出电压预测包括如下过程：根据采集的环境参数，拟合得到所处环境的辐照强度变化曲线和温度变化曲线；基于辐照强度变化曲线和温度变化曲线的斜率变化进行光伏组件输出电压变化趋势的预测。

16、优选的，在光伏优化器的运行阶段，针对光伏阵列的多光伏优化器场景中部分光伏优化器的输出功率发生突卸，未发生输出功率突卸的光伏优化器在设定时间后根据已经发生输出功率突卸的光伏优化器状态进行电压限幅值更新系数k的调整，以使得系统的母线电压在光伏优化器的输出功率发生突卸前后保持一致。

17、优选的，基于已经发生输出功率突卸的光伏优化器状态进行电压限幅值更新系数k的调整包括如下具体过程：获取已经发生输出功率突卸的光伏优化器所对应的辐照强度变化曲线和温度变化曲线；判断得到的辐照强度变化曲线和温度变化曲线的斜率变化情况；若辐照强度变化曲线和温度变化曲线的斜率进行缓慢下降，对未发生输出功率突卸的光伏优化器所对应的电压限幅值更新系数k进行缓慢增加；若辐照强度变化曲线和温度变化曲线的斜率进行快速下降，对未发生输出功率突卸的光伏优化器所对应的电压限幅值更新系数k进行恒定倍数的快速增加。

18、优选的，在光伏优化器的初始启动阶段，适于通过输出电压限幅环节给定初始限幅值，以使得光伏优化器在进入启动阶段后根据给定的初始限幅值进行输出电压限幅值的更新；在光伏优化器的最大功率阶段，若光伏优化器的输出电压小于等于当前的输出电压限幅值，将停止电压限幅值更新系数k的更新，以使得当前的输出电压限幅值保持恒定。

19、优选的，光伏优化器的工作模式包括mppt模式和电压自适应限幅模式；在mppt模式下，根据光伏优化器输出电压和输出电流的采样值经过mppt环后输出相应的占空比；在电压自适应模式下，根据光伏优化器的输出电压和电压限幅值的比较结果输出相应的占空比；与光伏优化器对应的dc/dc单元根据mppt模式和电压自适应限幅模式分别输出的占空比中的最小值进行开关管控制。

20、优选的，所述光伏优化器输出电压自适应限幅控制方法应用于光伏发电系统或光储发电系统。

21、与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

22、可以保证光伏优化器启动和运行过程中各个光伏优化器的输出电压缓慢上升、实时可控，并且结合环境参数可以预测光伏组件输出电压的变化趋势，在全工况过程中，电压限幅值更新系数k随环境变量自适应变化，可显著提高输出电压限幅控制的精准性，保证光伏优化器的输出电压不会产生较大阶跃。

技术特征：

1.一种光伏优化器输出电压自适应限幅控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的光伏优化器输出电压自适应限幅控制方法，其特征在于，电压限幅值更新系数k的推导过程如下：

3.如权利要求1所述的光伏优化器输出电压自适应限幅控制方法，其特征在于，在光伏优化器从启动至稳定运行阶段的过程中，光伏优化器先进行设定时间的输出电压不限幅的小功率启动阶段；

4.如权利要求1-3任一项所述的光伏优化器输出电压自适应限幅控制方法，其特征在于，在光伏优化器的运行阶段，适于根据采集的环境参数对光伏组件的输出电压进行预测，进而根据预测的光伏组件输出电压进行电压限幅值更新系数k的预设更新。

5.如权利要求4所述的光伏优化器输出电压自适应限幅控制方法，其特征在于，光伏组件的输出电压预测包括如下过程：

6.如权利要求5所述的光伏优化器输出电压自适应限幅控制方法，其特征在于，在光伏优化器的运行阶段，针对光伏阵列的多光伏优化器场景中部分光伏优化器的输出功率发生突卸；

7.如权利要求6所述的光伏优化器输出电压自适应限幅控制方法，其特征在于，基于已经发生输出功率突卸的光伏优化器状态进行电压限幅值更新系数k的调整包括如下具体过程：

8.如权利要求1所述的光伏优化器输出电压自适应限幅控制方法，其特征在于，在光伏优化器的初始启动阶段，适于通过输出电压限幅环节给定初始限幅值，以使得光伏优化器在进入启动阶段后根据给定的初始限幅值进行输出电压限幅值的更新；

9.如权利要求1所述的光伏优化器输出电压自适应限幅控制方法，其特征在于，光伏优化器的工作模式包括mppt模式和电压自适应限幅模式；

技术总结本申请公开了一种光伏优化器输出电压自适应限幅控制方法，包括如下步骤：实时采集光伏组件所处环境的环境参数，基于环境参数、光伏组件以及光伏优化器之间的关系，推导出光伏优化器的电压限幅值更新系数k；于光伏优化器的运行阶段，当前时刻光伏优化器对应的输出电压限幅值为上一时刻的至少k倍。本申请的有益效果：可以保证光伏优化器启动和运行过程中各个光伏优化器的输出电压缓慢上升、实时可控，并且结合环境参数可以预测光伏组件输出电压的变化趋势，在全工况过程中，电压限幅值更新系数k随环境变量自适应变化，可显著提高输出电压限幅控制的精准性，保证光伏优化器的输出电压不会产生较大阶跃。技术研发人员：许颇,王一鸣,李睿,杨佳涛,张横益受保护的技术使用者：锦浪科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2