[发明专利]直流微电网中光伏发电单元运行模式无缝切换方法

摘要

直流微电网中光伏发电单元运行模式无缝切换方法，属于微电网控制技术领域。本发明是为了避免直流微电网系统中光伏发电单元在最大功率跟踪和下垂控制运行模式间切换时带来的不期望的电压、电流冲击。本发明提出一种基于下垂曲线平移的直流微电网光伏发电单元运行模式无缝切换方法，当光伏发电单元需要工作在最大功率跟踪模式时，通过平移下垂曲线实现光伏发电单元输出功率的改变，最终达到光伏阵列的最大功率点，当光伏发电单元需要工作在下垂模式时，则取消平移量，从而实现不同运行模式间变换器输出电压、电流无冲击的无缝切换。本发明适用于在最大功率跟踪模式和下垂控制模式切换的场合。

主权项

直流微电网中光伏发电单元运行模式无缝切换方法，该方法是基于光伏发电单元实现的；所述光伏发电单元包括光伏阵列(1)、boost升压型变换器、控制器(2)和驱动单元(3)；boost升压型变换器包括电容C1、电容C2、电感L、开关管S和二极管D；电容C1的两端作为boost升压型变换器的输入端连接光伏阵列(1)的输出端，还同时连接电感L的一端和开关管S的发射极；电感L的另一端同时连接开关管S的集电极和二极管D的阳极；二极管D的阴极连接电容C2的一端，电容C2的另一端连接开关管S的发射极；电容C2的两端作为boost升压型变换器的输出端与直流母线连接；直流母线连通直流微电网系统；驱动单元(3)用于根据控制器(2)产生的PWM驱动信号驱动开关管S；其特征在于，所述控制器(2)用于产生PWM驱动信号，并控制驱动单元(3)驱动开关管S，实现光伏发电单元的最大功率跟踪模式和下垂控制模式的切换；光伏发电单元运行模式无缝切换方法的步骤如下：步骤一：针对所述光伏发电单元，采用电压、电流双闭环控制实现光伏发电单元的内环控制，调节相应的控制参数，使光伏发电单元实现稳压输出；步骤二：搭建光伏发电单元的下垂控制环节：根据所述光伏发电单元的容量、数量及直流母线电压范围确定合理的下垂系数r；并采集流经boost变换器二极管D的电流id，电流id通过一个低通滤波器LPF进行滤波后与所述下垂系数r相乘后的结果作为下垂控制的输入量rid；步骤三：搭建最大功率跟踪环节：选用扰动观察法作为光伏发电单元的最大功率跟踪算法；调节最大功率跟踪算法周期、步长及PI参数，保证光伏发电单元的最大功率跟踪环节跟踪光伏阵列的最大功率点；同时，采集在最大功率跟踪模式下的光伏阵列实时采样电压vpv，并经过MPPT模块后输出光伏阵列参考电压v*pv；步骤四：采用下垂曲线平移方法实现光伏发电单元在最大功率跟踪和下垂控制运行模式间实现切换，具体如下：将步骤三中的光伏阵列实时采样电压vpv与光伏阵列参考电压v*pv相减后送入PI调节器，经PI调节器后的输出值作为下垂控制的电压平移量△v；并与步骤二中的下垂控制环节中的下垂控制的输入量rid相减获得相减后的结果光伏发电单元中的初始电压参考量vref与相减后的结果相加后获得新的电压参考量v*：v*=vref-rid-(kp+kis)(vpv*-vpv);]]>然后将新的电压参考量送入步骤一中光伏发电单元的电压、电流双闭环控制，并最终产生相应的PWM驱动信号；步骤五：当直流微电网系统中的光伏发电单元需要运行在下垂控制模式时，下垂平移量Δv设置为零，光伏发电单元的控制器(2)按照步骤二使光伏发电单元运行在下垂控制模式；当光伏发电单元需要运行在最大功率跟踪模式时，光伏发电单元的控制器(2)运行步骤四；即通过闭环调节使boost升压型变换器工作点到达光伏阵列最大功率点，并可在直流母线电压波动时维持输出功率稳定。