[发明专利]一种中压直流系统光伏单元的恒压控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种中压直流系统光伏单元的恒压控制方法和装置。本发明进行直流母线电压的外环控制后，进行改进型CVC(Constant Voltage Control)控制。所述外环控制为将中压直流系统的直流母线电压参考值与直流母线实际电压之差进行PI控制。改进型CVC控制为将外环控制的结果与直流母线的电流值相乘，得到负荷波动的功率变化量，将其除以不同环境条件的光伏电池特性曲线的斜率，得到光伏端口电压的变化量，将光伏端口电压的变化量，换算成关断角，输出为PWM占空比，控制Boost‑LLC变换器电路输出电压和直流母线电压。本发明还包括执行上述方法的装置。

技术领域

本发明涉及中压直流系统的控制领域，具体地，是一种适用于中压直流系统的光伏发电单元的改进型恒压(CVC)控制方法。

背景技术

传统的分布式光伏发电单元以不同容量在交流配电网的不同位置接入。然而，分布式光伏发电单元需要利用多种电能转换设备，经过多个转换环节将电能输送到交流配电网。因此，分布式光伏发电单元降低了直流系统对太阳能的利用率，同时存在谐波谐振、同步谐振等电能质量问题。

随着中压直流系统技术的快速发展，分布式光伏发电单元以升压汇集的方式接入中压直流系统，有效减少了多个转换环节，提高光伏资源的利用率。然而，光伏发电功率的随机性和波动性会造成中压直流系统无法稳定运行。

包括分布式光伏发电单元的中压直流系统既可以运行在并网模式，也可以运行在离网模式。

目前，在离网模式下，有的光伏的中压直流系统采用光伏MPPT(Maximum PowerPoint Tracking)控制方法与储能系统协调配合。MPPT控制方法为最大功率点跟踪控制方法。基于MPPT控制方法的光伏发电系统，需要储能系统根据光伏发电功率的波动性，通过充放电，响应负荷的功率变化，从而实现直流系统的稳定运行。通过该控制方法虽然可实现所述系统直流电压稳定。然而，光伏的中压直流系统在不依赖其他设备恒定直流母线电压时，不具有支撑直流母线电压的能力，导致其对储能系统有很强的依赖性。当储能系统发生故障时，离网模式下光伏的中压直流系统的稳定性将无法保证，威胁系统安全运行。同时，由于其大功率的需求，需要配备较大容量的储能系统，会显著增加投资成本，增加运维费用。

因此，目前的另一些光伏发电系统采用恒压控制方法。然而，由于光伏发电系统其调节能力弱，光伏发电系统的恒压控制策略多用于为低压直流系统提供电压支撑，无法满足对中压直流电网电压稳定的要求。并且，已有的恒压控制还未涉及与光伏电池的动态输出特性匹配的典型升压拓扑结构。

因此，如何通过改进光伏发电单元的控制方法，使其用于与光伏电池的动态输出特性匹配的典型升压拓扑结构，并在离网模式下可以独自控制直流母线电压恒定，保证中压直流系统稳定运行，是目前有待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种中压直流系统光伏单元的恒压控制方法，用以解决现有技术的光伏发电单元控制方法，无法用于与光伏电池的动态输出特性匹配的典型升压拓扑结构，无法在离网模式下可以独自控制直流母线电压恒定，保证中压直流系统稳定运行的问题。

该方法应用于控制对象为具有拓扑结构的光伏发电单元的中压直流系统中，所述方法包括：

第一步，对中压直流系统的直流母线电压变化量进行外环控制；

第二步，将外环控制的结果，进行改进型CVC控制；

第三步，将改进型CVC控制的结果用于控制Boost-LLC变换器电路输出电压，即直流母线电压。

所述外环控制为将中压直流系统的直流母线电压参考值与直流母线实际电压之差进行PI控制的结果，作为内环改进型CVC控制输入的值。

所述改进型CVC控制包括：

根据外环控制的结果与中压直流系统的直流母线的电流值，得到负荷波动引起功率的变化量；