光伏併網發電系統的變結構控制方法

2023-05-17 19:16:16

專利名稱：光伏併網發電系統的變結構控制方法
技術領域：
本發明屬於太陽能光伏併網發電技術領域，涉及一種光伏併網發電系統的變結構 控制方法。
背景技術：
光伏併網發電技術日益受到各國政府的重視，很多關鍵技術期待解決，特別是新 穎的電路結構及其控制技術更為迫切。經典的電路結構分為單級式電路結構、兩級或多級式電路結構。採用單級式電路 結構的目的之一是傳送功率級數少，系統整體效率高。但是，單級式電路結構都是通過併網 逆變器、輸出濾波器(若隔離型，則含工頻變壓器)等直接與交流電網相連。為了順利將光伏 電池陣列產生的功率傳送到交流電網上，要求光伏電池陣列的輸出電壓要高於交流電壓峰 值電壓，因此，當光伏電池陣列的輸出電壓低於交流電壓峰值電壓時，必須停止併網運行， 從而降低了光伏電池陣列的利用率。而採用兩級或多級式電路結構的目的之一，當前光伏電池陣列成本較高，因此常 用較少的光伏電池組成陣列形式進行發電，從而造成了光伏電池陣列的輸出電壓較低，必 須經過開關變換器將電壓升高，以便滿足後級逆變器等電路的併網需求。對於經典的兩級 或多級式電路結構而言，光伏電池陣列的輸出電壓通常都低於交流電網峰值電壓，從而限 制了整個電路的工作電壓範圍，導致設備使用效率低。

發明內容
本發明的目的是提供一種光伏併網發電系統的變結構控制方法，解決了現有單級 式電路結構和兩級或多級式電路結構的工作電壓範圍小，難以適應電路的併網調整需要， 導致設備使用效率低的問題。本發明所採用的技術方案是，一種光伏併網發電系統的變結構控制方法，按照以 下步驟實施
步驟1，根據220V單相光伏併網發電系統或380V三相光伏併網發電系統，分別確定各 個控制點值，包括光伏電池陣列實際輸出電壓值義、V2, V3> V4, V5, V6以及Vri、Vrt、Vrt、Vr4,直 流母線的參考電壓值為VMf，光伏電池陣列實際輸出電壓值為Vpv ； 步驟2，按照下述情況進行具體控制
2. 1)當光伏電池陣列的Vpv處於V1-V5之間時，光伏併網發電系統在兩級式電路結構 及兩級式控制方式下工作，此時，升壓斬波器處於PWM開關狀態，採集光伏電池陣列輸出電 流檢測和輸出電壓檢測的數值，根據所選取的最大功率點跟蹤算法模塊來計算升壓斬波器 的佔空比去控制功率開關管動作，實現最大功率點跟蹤和升壓功能；通過電網電壓檢測提 供的檢測值，鎖相環產生一個與交流電網的電壓同頻同相的單位正弦信號；直流母線參考 電壓和直流母線電壓檢測進行求差運算後，經過電壓調節器的調節，輸出為逆變器參考電 流的幅值，該幅值與前述的單位正弦信號相乘得到參考電流，該參考電流與併網電流檢測再次進行求差運算後，通過電流調節器的調節產生調製信號，該調製信號通過PWM波發生 控制產生PWM波，去控制併網逆變器進行相應的併網操作，其中，直流母線參考電壓的設定 Vref,與Vpv的大小和變化方向相關，
當Vpv從V1按照增加方向變化到V3時，Vref=Vrl ；
當Vpv從V3按照增加方向變化到V5時，按照公式(1)進行計算vMf= (Vpv-V3) * (Vr3-Vrl) / (V5-V3)+Vrl(1)
當Vpv從V4按照減小方向變化到V2時，按照公式(2)進行計算Wrf=(Vpv-V2XH1)/ (V4-V2)+Vrl(2)
當Vpv從V2按照減小方向變化到V1時，Vref=Vrl ；
2.2)當光伏電池陣列的Vpv處於V4-V6之間時，光伏併網發電系統在單級式電路結構 及單級式控制方式下工作，此時，升壓斬波器中的功率開關管一直關斷，採集光伏電池陣列 輸出電流檢測和輸出電壓檢測的數值，根據所選取的最大功率點跟蹤算法模塊來計算Vref， Vref和輸出電壓檢測進行求差運算後，經過電壓調節器的調節，其輸出為逆變器參考電流的 幅值；通過電網電壓檢測提供的檢測值，鎖相環產生一個與交流電網的電壓同頻同相的單 位正弦信號，該單位正弦信號與上述幅值相乘運算得到參考電流，該參考電流再與併網電 流檢測進行求差運算後，通過電流調節器的調節產生調製信號，該調製信號通過PWM波發 生控制產生PWM波，去控制併網逆變器進行相應的併網操作和實現最大功率點跟蹤功能；
2.3)當光伏電池陣列的Vpv處於V4-V5之間時，光伏併網發電系統工作在滯環控制方 式，即當光伏電池陣列的Vpv從V4向V5變化時，採用兩級式電路結構及兩級式控制方式，當 Vpv ^ V5時，由兩級式電路結構及兩級式控制方式切換到單級式電路結構及單級式控制方 式；當光伏電池陣列的Vpv從V5向V4變化時，採用單級式電路結構及單級式控制方式，當 Vpv ^ V4時，由單級式電路結構及單級式控制方式切換到兩級式電路結構及兩級式控制方 式。本發明的有益效果是，在光伏電池陣列輸出電壓大範圍變化的情況下，也能實現 最大功率點跟蹤以及順利併網發電等功能。該控制方法工作電壓輸入範圍寬、轉換效率高、 可靠性高；完全適應於經典的單級式電路系統和兩級或多級式電路系統兩個系統來使用， 從而減少了併網發電系統的控制方法種類，有利於降低成本。


圖1是現有的兩級式電路結構及其控制示意圖； 圖2是現有的單級式電路結構及其控制示意圖3是現有的升壓斬波器3的電路示意圖4是升壓斬波器3中的功率開關管19 一直關斷時的等效電路9的結構示意圖； 圖5是採用本發明方法進行變結構控制模式切換的曲線示意圖。圖中，1.光伏電池陣列，2.輸出電流檢測，3.升壓斬波器，4.併網逆變器，5.併網 電流檢測，6.交流電網，7.輸出電壓檢測，8.最大功率點跟蹤算法模塊，9.等效電路，10.直 流母線電壓檢測，11.電壓調節器，12.電流調節器，13. PWM波發生控制，14.電網電壓檢 測，15.鎖相環，16.直流母線參考電壓，17.輸入濾波電容，18.高頻電感，19.功率開關管， 20.功率二極體，21.輸出濾波電容。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。如圖1，是現有的兩級式電路結構及其控制示意圖。兩級式電路結構是，包括光伏電池陣列1、升壓斬波器3、併網逆變器4和交流電網 6依次級聯連接，其中，光伏電池陣列1通過輸出電流檢測2與升壓斬波器3連接，光伏電 池陣列1的兩個輸出端並聯有輸出電壓檢測7，輸出電壓檢測7和輸出電流檢測2同時與 最大功率點跟蹤算法模塊8的輸入端連接，最大功率點跟蹤算法模塊8的輸出端與升壓斬 波器3連接；升壓斬波器3和併網逆變器4之間並聯有直流母線電壓檢測10，直流母線電 壓檢測10與直流母線參考電壓16通過一加減運算器與電壓調節器11連接；併網逆變器4 與交流電網6之間串聯有併網電流檢測5，併網逆變器4與交流電網6之間並聯有電網電壓 檢測14，電網電壓檢測14通過鎖相環15後，與電壓調節器11的輸出端通過一乘法運算器 後再與併網電流檢測5的輸出端共同通過另一加減運算器與電流調節器12連接，電流調節 器12通過PWM波發生控制13與併網逆變器4連接。兩級式電路的控制原理是，控制電路分為前級控制電路和後級控制電路。前級控 制電路由最大功率點跟蹤算法模塊8根據光伏電池陣列1的輸出電流檢測2和輸出電壓檢 測7的採樣數值來控制升壓斬波器3中的功率開關管19的動作。後級控制電路由直流母 線電壓外環和併網電流內環雙環控制組成，其中，對於直流母線電壓外環而言，直流母線參 考電壓16和直流母線電壓檢測10求差值，該差值經過電壓調節器11進行調節後的所得輸 出值與電網電壓檢測14和鎖相環15計算產生的單位正弦信號相乘，得到參考電流。對於 併網電流內環而言，該參考電流與併網電流檢測5再次求差得到新差值，再通過電流調節 器12的調節產生調製信號，該調製信號通過PWM波發生控制13產生PWM波，輸入到併網逆 變器4進行併網操作的控制。如圖2，是現有的單級式電路結構及其控制示意圖。單級式電路結構是，包括光伏電池陣列1、等效電路9 (即圖4所示電路)、併網逆 變器4和交流電網6級聯連接，光伏電池陣列1的輸出端並聯有輸出電壓檢測7，光伏電池 陣列1和等效電路9之間串聯有輸出電流檢測2，輸出電壓檢測7和輸出電流檢測2同時與 最大功率點跟蹤算法模塊8的輸入端連接，輸出電壓檢測7的輸出端和最大功率點跟蹤算 法模塊8的輸出端經過一個加減運算器之後與電壓調節器11的輸入端連接；併網逆變器4 和交流電網6之間串聯有併網電流檢測5，併網逆變器4和交流電網6之間並聯有電網電壓 檢測14，電網電壓檢測14通過鎖相環15與電壓調節器11的輸出端共同與一乘法運算器連 接，乘法運算器的輸出端與併網電流檢測5的輸出端共同與另一個加減運算器連接，進行 數值比較得到差值，該加減運算器的輸出端通過電流調節器12、PWM波發生控制13與併網 逆變器4連接。單級式電路的控制電路只有一個，與圖1的後級控制電路相似，也由直流母線電 壓外環和併網電流內環雙環控制組成。但不同的是不再使用直流母線參考電壓16作為直 流母線電壓外環的參考電壓值，而是利用最大功率點跟蹤算法模塊8根據光伏電池陣列1 的輸出電流檢測2和輸出電壓檢測7的採樣數值來計算參考電壓值VMf，其餘控制部分與圖 1的後級控制電路的處理方法相同。
如圖3，升壓斬波器3的電路結構是，輸入濾波電容17、功率開關管19和輸出濾波 電容21三者並聯連接，三者的一端相連具有相同電位。輸入濾波電容17與功率開關管19 之間串聯有高頻電感18，功率開關管19與輸出濾波電容21之間串聯有功率二極體20。當升壓斬波器3中的功率開關管19處於關斷狀態時，圖3所示結構變化為如圖4， 輸入濾波電容17和輸出濾波電容21的一端並聯，在輸入濾波電容17和輸出濾波電容21 之間串聯有高頻電感18和功率二極體20，此時電路只起到濾波和傳遞功率作用。併網逆變器4內部又包含逆變橋、輸出濾波器、併網開關等部件連接組成，隔離情 況下也可包含工頻變壓器。光伏併網發電系統主要包括升壓斬波器3 (即BOOST電路)、併網逆變器4、電壓檢 測電路、以及電流檢測電路等組成。本發明的光伏併網發電系統的變結構控制方法，該方法對現有的單相220V/50HZ 併網系統和現有的三相380V/50HZ併網系統都是適用的。當光伏電池陣列輸出電壓較低時，如圖3所示電路時，則系統採用兩級式電路結 構和兩級式控制方式。兩級式電路結構意味著前級是升壓斬波器3，而後級是併網逆變器 4，前級的升壓斬波器3實現最大功率點跟蹤功能，後級的併網逆變器4實現直流母線電壓 控制和電流內環控制等功能，從而實現向電網輸送功率。當光伏電池陣列輸出電壓較高時，如圖4所示電路時，則系統採用單級式電路結 構和單級式控制方式。單級式電路結構意味著升壓斬波器3不再工作，其功率開關管19 一 直關斷，此時前級電路只是起到傳遞功率和濾波作用，而只有併網逆變器4這一級電路利 用功率開關管的開通和關斷來控制功率的傳遞，單級式控制方式意味著由併網逆變器4實 現最大功率點跟蹤、直流母線電壓控制和電流內環控制等所有功能。本發明的用於光伏併網發電系統的變結構控制方法，具體按照以下階段分別控 制
步驟1，確定各個控制點值，見圖5實施例所示，其中的V討為直流母線參考電壓16的 參考電壓值，Vpv為光伏電池陣列實際輸出電壓值，對於220V單相光伏併網發電系統，光伏 電池陣列實際輸出電壓值的設置為=V1=AOV, V2=300V, V3=310V，V4=370V，V5=380V，V6=900V, Vrl=380V, Vr2=414V, Vr3=420V, Vr4=900Vo對於380V三相光伏併網發電系統，光伏電池陣列 實際輸出電壓值的設置為力=63￥，V2=540V，V3=560V，V4=620V，V5=630V，V6=900V, Vrl=630V, Vr2=656V, Vr3=660V, Vr4=900Vo上述設置的各個點值基本上代表了實際控制的情況。步驟2，按照下述情況進行針對性控制
2. 1)當光伏電池陣列1的Vpv處於V1-V5之間時，光伏併網發電系統工作在兩級式電路 結構及兩級式控制方式，見圖1。此時，升壓斬波器3處於PWM開關狀態，見圖3。採集光伏 電池陣列輸出電流檢測2和輸出電壓檢測7的數值，根據所選取的最大功率點跟蹤算法模 塊8來計算升壓斬波器3的佔空比去控制功率開關管19動作，從而實現最大功率點跟蹤和 升壓功能。通過電網電壓檢測14提供的檢測值，鎖相環15產生一個與交流電網6的電壓 同頻同相的單位正弦信號；直流母線參考電壓16和直流母線電壓檢測10進行求差運算後， 經過電壓調節器11的調節，輸出為逆變器參考電流的幅值，該幅值與前述的單位正弦信號 (由電網電壓檢測14和鎖相環15計算產生)相乘得到參考電流，該參考電流與併網電流檢 測5再次進行求差運算後，通過電流調節器12的調節產生調製信號，該調製信號通過PWM波發生控制13產生PWM波，去控制併網逆變器4進行相應的併網操作。其中，直流母線參 考電壓16的設定(即VMf)，與Vpv的大小和變化方向相關，見圖5。當Vpv從V1按照增加方向(從①到②)變化到V3時，Vref=Vrl ；
當Vpv從V3按照增加方向(從③到④)變化到V5時，按照Vref= (Vpv-V3)*(Vr3-Vrl)/ (V5-V3HVrl公式進行計算；
當Vpv從V4按照減小方向(從⑧到⑨)變化到V2時，按照Vref= (Vpv-V2)*(Vr2-Vrl)/ (V4-V2)+Vrl公式進行計算；
當Vpv從V2按照減小方向(從②到①)變化到V1時，Vref=Vrlo2.2)當光伏電池陣列1的Vpv處於V4-V6之間時，光伏併網發電系統工作在單級 式電路結構及單級式控制方式，見圖2。此時，升壓斬波器3中的功率開關管19 一直關斷， 此時的等效電路9如圖4。採集光伏電池陣列輸出電流檢測2和輸出電壓檢測7的數值， 根據所選取的最大功率點跟蹤算法模塊8來計算Urei和輸出電壓檢測7進行求差運算 後，經過電壓調節器11的調節，其輸出為逆變器參考電流的幅值；通過電網電壓檢測14提 供的檢測值，鎖相環15產生一個與交流電網6的電壓同頻同相的單位正弦信號，該單位正 弦信號與上述幅值相乘運算得到參考電流，該參考電流再與併網電流檢測5進行求差運算 後，通過電流調節器12的調節產生調製信號，該調製信號通過PWM波發生控制13產生PWM 波，去控制併網逆變器4進行相應的併網操作和實現最大功率點跟蹤功能。2. 3)當光伏電池陣列1的Vpv處於V4-V5之間時，光伏併網發電系統工作在滯環控 制方式。即當光伏電池陣列1的Vpv從V4向V5變化時，採用兩級式電路結構及兩級式控制 方式，當Vpv ^ V5時，由兩級式電路結構及兩級式控制方式切換到單級式電路結構及單級式 控制方式；當光伏電池陣列1的VpvWV5向V4變化時，採用單級式電路結構及單級式控制 方式，當Vpv ( V4時，由單級式電路結構及單級式控制方式切換到兩級式電路結構及兩級式 控制方式。總之，當光伏電池陣列1的Vpv從①一②一③一④一⑤一⑥順序變化時，光伏併網 發電系統從兩級式電路結構及兩級式控制方式逐步切換到單級式電路結構及單級式控制 方式；當光伏電池陣列ι的VpvW⑥一⑦一⑧一⑨一①順序變化時，光伏併網發電系統從單 級式電路結構及單級式控制方式逐步切換到兩級式電路結構及兩級式控制方式，見圖5。本發明解決了當前經典的單級式電路結構和兩級或多級式電路結構的工作電壓 範圍小的缺點，結合了兩者的電路結構特點和控制策略，利用變結構控制方法實現了兩者 的有機統一。本發明的控制方法，通過變結構控制方法拓展了光伏電池陣列的輸出電壓工作範 圍，適用大、中、小各個功率等級；同時，它既適用於單相電網，也適用於三相電網，既可以用 於非隔離型電路，也可以用於工頻變壓器隔離型電路，應用前景極其廣闊。
權利要求
一種光伏併網發電系統的變結構控制方法，其特徵在於，按照以下步驟實施步驟1，根據220V單相光伏併網發電系統或380V三相光伏併網發電系統，分別確定各個控制點值，包括光伏電池陣列實際輸出電壓值V1、V2、V3、V4、V5、V6以及Vr1、Vr2、Vr3、Vr4，直流母線的參考電壓值為Vref，光伏電池陣列實際輸出電壓值為VPV；步驟2，按照下述情況進行具體控制2.1)當光伏電池陣列(1)的VPV處於V1-V5之間時，光伏併網發電系統在兩級式電路結構及兩級式控制方式下工作，此時，升壓斬波器(3)處於PWM開關狀態，採集光伏電池陣列輸出電流檢測(2)和輸出電壓檢測(7)的數值，根據所選取的最大功率點跟蹤算法模塊(8)來計算升壓斬波器(3)的佔空比去控制功率開關管(19)動作，實現最大功率點跟蹤和升壓功能；通過電網電壓檢測(14)提供的檢測值，鎖相環(15)產生一個與交流電網(6)的電壓同頻同相的單位正弦信號；直流母線參考電壓(16)和直流母線電壓檢測(10)進行求差運算後，經過電壓調節器(11)的調節，輸出為逆變器參考電流的幅值，該幅值與前述的單位正弦信號相乘得到參考電流，該參考電流與併網電流檢測(5)再次進行求差運算後，通過電流調節器(12)的調節產生調製信號，該調製信號通過PWM波發生控制(13)產生PWM波，去控制併網逆變器(4)進行相應的併網操作，其中，直流母線參考電壓(16)的設定Vref，與VPV的大小和變化方向相關，當VPV從V1按照增加方向變化到V3時，Vref=Vr1；當VPV從V3按照增加方向變化到V5時，按照公式(1)進行計算Vref=(VPV-V3)*(Vr3-Vr1)/(V5-V3)+Vr1 (1)當VPV從V4按照減小方向變化到V2時，按照公式(2)進行計算Vref=(VPV-V2)*(Vr2-Vr1)/(V4-V2)+Vr1 (2)當VPV從V2按照減小方向變化到V1時，Vref=Vr1；2.2)當光伏電池陣列(1)的VPV處於V4-V6之間時，光伏併網發電系統在單級式電路結構及單級式控制方式下工作，此時，升壓斬波器(3)中的功率開關管(19)一直關斷，採集光伏電池陣列輸出電流檢測(2)和輸出電壓檢測(7)的數值，根據所選取的最大功率點跟蹤算法模塊(8)來計算Vref，Vref和輸出電壓檢測(7)進行求差運算後，經過電壓調節器(11)的調節，其輸出為逆變器參考電流的幅值；通過電網電壓檢測(14)提供的檢測值，鎖相環(15)產生一個與交流電網(6)的電壓同頻同相的單位正弦信號，該單位正弦信號與上述幅值相乘運算得到參考電流，該參考電流再與併網電流檢測(5)進行求差運算後，通過電流調節器(12)的調節產生調製信號，該調製信號通過PWM波發生控制(13)產生PWM波，去控制併網逆變器(4)進行相應的併網操作和實現最大功率點跟蹤功能；2.3)當光伏電池陣列(1)的VPV處於V4-V5之間時，光伏併網發電系統工作在滯環控制方式，即當光伏電池陣列(1)的VPV從V4向V5變化時，採用兩級式電路結構及兩級式控制方式，當VPV≥V5時，由兩級式電路結構及兩級式控制方式切換到單級式電路結構及單級式控制方式；當光伏電池陣列(1)的VPV從V5向V4變化時，採用單級式電路結構及單級式控制方式，當VPV≤V4時，由單級式電路結構及單級式控制方式切換到兩級式電路結構及兩級式控制方式。
2.1)當光伏電池陣列(1)的Vpv處於V1-V5之間時，光伏併網發電系統在兩級式電路結 構及兩級式控制方式下工作，此時，升壓斬波器(3)處於PWM開關狀態，採集光伏電池陣列 輸出電流檢測(2)和輸出電壓檢測(7)的數值，根據所選取的最大功率點跟蹤算法模塊(8) 來計算升壓斬波器(3)的佔空比去控制功率開關管(19)動作，實現最大功率點跟蹤和升壓 功能；通過電網電壓檢測(14)提供的檢測值，鎖相環(15)產生一個與交流電網(6)的電壓 同頻同相的單位正弦信號；直流母線參考電壓(16)和直流母線電壓檢測(10)進行求差運 算後，經過電壓調節器(11)的調節，輸出為逆變器參考電流的幅值，該幅值與前述的單位正 弦信號相乘得到參考電流，該參考電流與併網電流檢測(5 )再次進行求差運算後，通過電流 調節器(12)的調節產生調製信號，該調製信號通過PWM波發生控制(13)產生PWM波，去控 制併網逆變器(4)進行相應的併網操作，其中，直流母線參考電壓(16)的設定V&，與VpvW 大小和變化方向相關，當Vpv從V1按照增加方向變化到V3時，Vref=Vrl ；當Vpv從V3按照增加方向變化到V5時，按照公式(1)進行計算VMf= (Vpv-V3) * (Vr3-Vrl) / (V5-V3)+Vrl(1)當Vpv從V4按照減小方向變化到V2時，按照公式(2)進行計算Wrf=(Vpv-V2XH1)/ (V4-V2)+Vrl(2)當Vpv從V2按照減小方向變化到V1時，Vref=Vrl ；2. 2)當光伏電池陣列(1)的Vpv處於V4-V6之間時，光伏併網發電系統在單級式電路結 構及單級式控制方式下工作，此時，升壓斬波器(3)中的功率開關管(19) 一直關斷，採集光 伏電池陣列輸出電流檢測(2)和輸出電壓檢測(7)的數值，根據所選取的最大功率點跟蹤 算法模塊(8 )來計算VMf，Vref和輸出電壓檢測(7 )進行求差運算後，經過電壓調節器(11) 的調節，其輸出為逆變器參考電流的幅值；通過電網電壓檢測(14)提供的檢測值，鎖相環 (15)產生一個與交流電網(6)的電壓同頻同相的單位正弦信號，該單位正弦信號與上述幅 值相乘運算得到參考電流，該參考電流再與併網電流檢測(5 )進行求差運算後，通過電流調 節器(12)的調節產生調製信號，該調製信號通過PWM波發生控制(13)產生PWM波，去控制 併網逆變器(4)進行相應的併網操作和實現最大功率點跟蹤功能；2. 3)當光伏電池陣列(1)的Vpv處於V4-V5之間時，光伏併網發電系統工作在滯環控制 方式，即當光伏電池陣列(1)的Vpv從V4向V5變化時，採用兩級式電路結構及兩級式控制方 式，當Vpv ≥ V5時，由兩級式電路結構及兩級式控制方式切換到單級式電路結構及單級式控 制方式；當光伏電池陣列(1)的Vpv從V5向V4變化時，採用單級式電路結構及單級式控制方式， 當Vpv ≤ V4時，由單級式電路結構及單級式控制方式切換到兩級式電路結構及兩級式控制 方式。2.根據權利要求1所述的光伏併網發電系統的變結構控制方法，其特徵在於，所述兩 級式電路結構是，包括光伏電池陣列(1)、升壓斬波器(3)、併網逆變器(4)和交流電網(6) 依次級聯連接，其中，光伏電池陣列(1)通過輸出電流檢測(2)與升壓斬波器(3)連接，光 伏電池陣列(1)的兩個輸出端並聯有輸出電壓檢測(7)，輸出電壓檢測(7)和輸出電流檢測 (2)同時與最大功率點跟蹤算法模塊(8)的輸入端連接，最大功率點跟蹤算法模塊(8)的 輸出端與升壓斬波器(3)連接；升壓斬波器(3)和併網逆變器(4)之間並聯有直流母線電 壓檢測(10)，直流母線電壓檢測(10)與直流母線參考電壓(16)通過一加減運算器與電壓 調節器(11)連接；併網逆變器(4)與交流電網(6)之間串聯有併網電流檢測(5)，併網逆變 器(4)與交流電網(6)之間並聯有電網電壓檢測(14)，電網電壓檢測(14)通過鎖相環(15) 後，與電壓調節器(11)的輸出端通過一乘法運算器後再與併網電流檢測(5)的輸出端共同 通過另一加減運算器與電流調節器(12)連接，電流調節器(12)通過PWM波發生控制(13) 與併網逆變器(4)連接。
3.根據權利要求1所述的光伏併網發電系統的變結構控制方法，其特徵在於，所述單 級式電路結構是，包括光伏電池陣列(1)、等效電路(9)、併網逆變器(4)和交流電網(6)級 聯連接，光伏電池陣列(1)的輸出端並聯有輸出電壓檢測(7)，光伏電池陣列(1)和等效電 路(9)之間串聯有輸出電流檢測(2)，輸出電壓檢測(7)和輸出電流檢測(2)同時與最大功 率點跟蹤算法模塊(8)的輸入端連接，輸出電壓檢測(7)的輸出端和最大功率點跟蹤算法 模塊(8 )的輸出端經過一個加減運算器之後與電壓調節器(11)的輸入端連接；併網逆變器 (4)和交流電網(6)之間串聯有併網電流檢測(5)，併網逆變器(4)和交流電網(6)之間並 聯有電網電壓檢測(14)，電網電壓檢測(14)通過鎖相環(15)與電壓調節器(11)的輸出端 共同與一乘法運算器連接，乘法運算器的輸出端與併網電流檢測(5)的輸出端共同與另一 個加減運算器連接，進行數值比較得到差值，該加減運算器的輸出端通過電流調節器(12)、 PWM波發生控制(13)與併網逆變器(4)連接；所述等效電路(9)的結構是，輸入濾波電容(17)和輸出濾波電容(21)的一端並聯，在 輸入濾波電容(17)和輸出濾波電容(21)之間串聯有高頻電感(18)和功率二極體(20)。
4.根據權利要求1所述的光伏併網發電系統的變結構控制方法，其特徵在於，所述 步驟1中，對於220V單相光伏併網發電系統，光伏電池陣列實際輸出電壓值的設置為 V1=^V, V2=300V, Vs=310V, V4=370V, V5=380V, V6=900V, Vrl=380V, Vr2=414V, Vr3=420V, Vr4=900V。
5.根據權利要求1所述的光伏併網發電系統的變結構控制方法，其特徵在於，所述 步驟1中，對於380V三相光伏併網發電系統，光伏電池陣列實際輸出電壓值的設置為 ν!=63ν, V2=540V, V3=560V, V4=620V, V5=630V, V6=900V, Vrl=630V, Vr2=656V, Vr3=660V, Vr4=900Vo
全文摘要
本發明公開了一種光伏併網發電系統的變結構控制方法，用於控制兩級式電路結構或單級式電路結構，步驟包括先分別確定各個控制點值，包括V1-V6、Vr1-Vr4，直流母線的參考電壓值為Vref，光伏電池陣列實際輸出電壓值為VPV，再按照下述情況具體控制1)當光伏電池陣列的VPV處於V1-V5之間時，光伏併網發電系統在兩級式電路結構及兩級式控制方式下工作，直流母線參考電壓的設定Vref，與VPV的大小和變化方向相關；2)當光伏電池陣列的VPV處於V4-V6之間時，光伏併網發電系統在單級式電路結構及單級式控制方式下工作；3)當光伏電池陣列的VPV處於V4-V5之間時，光伏併網發電系統工作在滯環控制方式。本發明的方法，工作電壓範圍擴大，設備使用效率顯著提高。
文檔編號H02N6/00GK101888095SQ20101022987
公開日2010年11月17日 申請日期2010年7月19日 優先權日2010年7月19日
發明者任碧瑩, 孫向東, 張琦 申請人:西安理工大學