CN101917016A - 储能型级联多电平光伏并网发电控制系统 - Google Patents

储能型级联多电平光伏并网发电控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种储能型级联多电平光伏并网发电控制系统,该系统包括储能型级联多电平光伏发电逆变器,控制器,电网。多电平逆变器由3n个储能型光伏发电模块组成,n个模块串联为三相逆变器中的一相,各模块单级功率变换实现升降压、逆变和储能,适应光伏电池电压的宽范围变化,可靠性高。3n个光伏电池和储能电池分布于3n个模块,各模块的发电独立控制,实现分布式最大功率跟踪,最大限度地收集太阳能,效率高,避免了光伏电池串联时局部阴影导致的功率损失和热斑问题;灵活控制多电平逆变器馈入电网的稳定功率,实现无功补偿、电力调峰控制等功能;具有多电平逆变的优点,输出电压谐波低,且适合高压大功率、无变压器并网。

Description

储能型级联多电平光伏并网发电控制系统
技术领域
[0001 ] 本发明涉及光伏发电技术领域,尤其涉及一种储能型级联多电平光伏并网发电控 制系统。
背景技术
[0002] 作为新能源发电之一,光伏发电具有如下特点:1)利用充足的太阳能资源,不会 枯竭;2)无污染,无噪声,安全可靠;3)不受地域限制,易与建筑物集成,利用建筑屋壁面和 屋顶,转化太阳能为电能等。因而,在能源与环保倍受瞩目的今天,光伏发电日益受到人们 的关注。目前,光伏发电系统主要有独立发电系统和并网发电系统两大类。独立发电系统 主要用于无电网的边远地区和人口分散地区,光伏发电系统独立运行;并网发电系统用于 有公共电网的地区,光伏发电系统与电网连接并网运行。无论建立何种光伏发电系统,功率 变换器都是其核心之一,其可靠性、效率与费用至关重要。
[0003] 目前,光伏发电系统主要有3类结构:如图1所示的中央逆变系统,图2和图3所 示的光伏电池串逆变系统,图4所示的交流模块系统。在图2中,每个光伏电池串配一个 DC/AC逆变器,直接并网;在图3中,每个光伏电池串通过各自的DC/DC变换器,将电压升高 后并接到一个公共的直流母线,然后由一个公共的DC/AC逆变器并入电网。如图1所示, 中央逆变系统只需一个DC/AC逆变器,主要优点是成本低、转换效率高,但是其单一 DC/AC 逆变器有单点失败的可能,弱化了系统的可靠性。而且,由于光伏电池的串并联组合,即使 利用最大功率跟踪控制,一个DC/AC逆变器无法使所有光伏电池运行于最大功率点,整个 系统的光伏电池存在较大功率损失。对图2和图3所示的光伏电池串逆变系统而言,由于 将最大功率跟踪控制应用于每个光伏电池串,与中央逆变系统相比较,可减轻整个系统光 伏电池的功率损失。然而,无论是中央逆变系统,还是光伏电池串逆变系统,都需要一些光 伏电池板串联,以得到期望的电压。尽管要求串联光伏电池板具有一致性,并远离阴影物, 但是很难避免串联光伏电池间的不匹配,原因包括:1)制造公差导致的光伏电池参数不一 致;2)不同的光伏电池老化效应;3)光伏电池朝向或位置不同,导致串联的各电池板光照 不同或存在局部遮挡效应;4)鸟、灰尘、积雪和其他建筑导致的局部阴影等。对于一串光伏 电池而言,当其中某一或某几个电池板被遮挡(或受到不同程度的太阳辐射)时,整串光伏 电池的电流将受限于光照最弱的电池板电流,整串电流的减小将导致较大的功率损失,被 阴影的光伏电池板产生热斑效应,严重时被损坏。为了缓减该问题,目前的光伏电池产品采 用并联旁路二极管方案。一旦出现串联的光伏电池板被遮挡,则被遮挡的光伏电池板被短 路,不产生功率,但是整串光伏电池的功率与电压之间形成一个多峰值曲线,实现绝对的最 大功率跟踪很困难。而且,由于被遮挡的光伏电池板被短路,整串光伏电池输出的最大功率 仍小于所有光伏电池板能产生的最大功率总和,而且系统总的端电压将降低,导致和系统 设计标称参数的差异。在图4中,交流模块系统则采取每个光伏电池板配置一个DC/AC逆变 器的方案,并各自并接到电网。它可以灵活增减模块,不存在单点失败,系统可靠性高。光 伏电池板分散独立,彼此影响较小,每个模块均采用最大功率跟踪控制时,可使光伏电池的功率损失最小。但是,需要的DC/AC逆变器较多,费用和DC/AC逆变器损耗问题特别值得关 注,而且单块光伏电池板输出电压较低(典型值为12V,24V,或48V),很难实现高压并网。
[0004] 在上述3类现有的光伏发电系统中,大多采用两电平单级或两级功率变换器。单 级式结构如图5所示[吴理博,赵争鸣,刘建政,王健,袁立强,具有无功补偿功能的单级式 三相光伏并网系统,《电工技术学报》,第21卷,第1期,2006年1月,页码28-32],具有紧 凑、低费用、高效率和高可靠性特点。但是,这种单级功率变换器只具有降压功能,而且受光 线辐射、尤其是温度变化的影响,输出电压宽范围变化。为此,传统单级式的逆变器容量偏 大,以适应光伏电池电压的宽范围变化;为了满足并网电压要求,在逆变器输出与电网间连 接一个低频升压变压器,导致系统体积庞大、效率降低、高噪声和高费用。不采用变压器时, 则将若干光伏电池板串联,以得到一个较高的直流电压(比电网电压略高),串联的光伏电 池在局部阴影时存在较大功率损失和热斑问题。两级式结构如图6所示[程军照,吴夕科, 李澍森,左文霞,采用Boost的两级式光伏发电并网逆变系统,《高电压技术》,第35卷,第8 期,2009年8月,页码2048-2052],其应用DC/DC升压变换器,将宽范围变化的光伏电池输 出电压升到一个恒定的期望值,逆变器的KVA定额最小,也无需变压器。但是,DC/DC变换 器将使系统费用增加,效率降低。
[0005] 随机波动的太阳能发电功率对电网有负面影响,尽管目前尚无导致严重电网失败 的案例,但是随着太阳能电站数量、容量的扩大,这个问题将日益突出,寻求解决方案刻不 容缓。光伏电池产生的功率受辐射和温度影响,与天气、季节相关,其波动性、不确定性不 可避免;另一方面,负荷用电也随季节和人类生活习惯而变化,当光伏发电系统产生较多的 电,而负荷却较低时,将导致电力配线电压上升,电网频率也易受到影响。如果采取选择性 地关闭光伏发电系统,以调节传输到电网的功率,不可避免地造成一个晴朗天气里的大量 能量损失。为此,在并网型光伏发电系统中结合储能电池是一个理想的解决方案。根据电 网的需求,储能系统可以吸收光伏发电系统多余的能量,或弥补其不足,即削峰填谷,也称 可调度型光伏并网发电系统[王长贵,并网光伏发电系统综述(上),《太阳能》,2008年第 2期,页码14-17]。这样,在任何情况下,都可以最大限度地收集太阳能功率,实现高效率, 同时确保电网得到平稳的功率,从而最小化或消除光伏发电系统对电网的负面影响。另外, 储能型光伏并网发电系统还能实现一些重要的辅助功能,诸如无功补偿、电力调峰控制等, 使电网更可靠。但是,现有方案基于上述3类光伏发电系统结构,采用传统的单级或两级功 率变换器,体现有各自的不足;为了有效管理储能电池的充放电,还额外引入双向DC/DC变 换器,增加了硬件费用和控制的复杂度,效率将降低。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种储能型级联多电平光伏并网发电控制系统,以实现: 1)分布式最大功率跟踪控制,最大限度地收集太阳能,避免光伏电池板串联,消除由于光伏 电池串联时局部阴影(或失配)导致的功率损失和热斑问题;2)级联多电平逆变器输出高 质量电压供给电网,谐波含量低;3)可实现无变压器并网;4)高效率;5)适合高压大功率; 6)各个模块采用单级功率变换实现升/降压、逆变与储能,允许光伏电池输出电压宽范围 变化,具有最小化逆变器容量;7)能灵活地控制光伏发电系统传送到电网的功率,消除光 伏发电系统注入电网功率的随机波动,提高供电质量;8)进行无功补偿、电力调峰控制等。
5[0007] 本发明提供了一种储能型级联多电平光伏并网发电控制系统,它包括:储能型级 联多电平光伏发电逆变器,控制器,电网;其中,储能型级联多电平光伏发电逆变器由3η个
储能型光伏发电模块组成,η为1、2、3.......正整数,而η个储能型光伏发电模块串联以构
成三相多电平逆变器中的一相;级联后的三相逆变器末端被连接为Y形,级联逆变器的3个 首端并入电网;每个储能型光伏发电模块均相同,所述的每一个储能型光伏发电模块包括: 储能电池,四只IGBT,具有反并联二极管的开关管S,第一电解电容、第二电解电容、第三电 解电容,第一电感、第二电感,光伏电池和串联二极管;其中,所述四只IGBT连接为一个H桥 逆变器,所述储能电池与所述第二电解电容并联,跨接于开关管S的发射极和H桥逆变器正 极间,且所述第二电解电容及所述储能电池的正极与H桥逆变器正极相连;开关管S的集电 极与所述第一电解电容的正极、所述第二电感相连;所述第二电感的另一端连接于H桥逆 变器正极;第一电解电容的负极与H桥逆变器负极相连;第一电感的一端与第三电解电容 的正极相连,另一端与第二电解电容的负极相连;光伏电池串联二极管后与第三电解电容 并联,且二极管的阴极与第三电解电容的正极相连,第三电解电容的负极与H桥逆变器的 负极相连。
[0008] 对于该储能型光伏发电模块,逆变器桥臂可以直通,通过调节其直通占空比,控制 从光伏电池端电压到直流母线峰值电压的泵升电压比;开关管S的状态由直通状态控制, 逆变器电路直通时S关闭,否则S导通;而且,光伏电池的功率可以通过调节直通占空比控 制,该模块输出功率则通过对H桥逆变器进行PWM调制实现;该模块储能电池功率为光伏电 池功率与H桥逆变器输出功率的差,实现能量缓冲或削峰填谷的作用。可见,该模块以单级 功率变换的形式,同时实现升/降压、逆变和储能,适应于光伏电池电压的宽范围变化,可 避免以往单级逆变器设计容量过大的弊端,也无需两级式系统中额外的DC/DC变换器,同 时也避免了现有储能系统中额外的功率电路。逆变器允许电路直通,不会由此导致电路损 坏,增强了系统可靠性,无需死区则改善了输出电流波形。
[0009] 控制器用于控制储能型级联多电平光伏发电逆变器,它包括:多电平逆变器输出 管理单元,多电平逆变器输出三相电压和电流测量单元,d-q轴电压电流分量计算单元,多 电平逆变器输出功率计算单元,功率闭环控制单元,d-q轴电流闭环控制单元,3n个储能型 光伏发电模块控制单元;每个储能型光伏发电模块控制单元相同,它包括:储能电池充放 电管理单元,模块状态评估单元,光伏电池功率测量单元,最大功率跟踪与限值控制单元, PWM调制单元;其连接方式为:模块状态评估单元输出该模块的储能电池状态与H桥逆变 器功率,将其输入给储能电池充放电管理单元,以此为基础,储能电池充放电管理单元确定 光伏电池功率限值,并将其传输给最大功率跟踪与限值控制单元,作为光伏发电功率的上 限;光伏电池功率测量单元将光伏电池输出功率反馈给最大功率跟踪与限值控制单元,同 时传输给储能电池充放电管理单元;基于测得的光伏电池功率,最大功率跟踪与限值控制 单元应用最大功率跟踪控制方法,产生该模块的直通占空比;直通占空比结合所在相的期 望输出电压信号,输入给PWM调制单元,产生PWM驱动信号,用于控制该模块的H桥逆变器 和开关管S ;储能电池充放电管理单元将光伏电池功率和储能电池状态传输给多电平逆变 器输出管理单元;3η个储能型光伏发电模块控制单元的直通占空比独立,用于控制各自模 块光伏电池功率,但是每相的η个储能型光伏发电模块控制单元有共同的期望输出电压调 制信号,各模块相互配合产生多电平电压并入电网;多电平逆变器输出管理单元根据3η个储能型光伏发电模块控制单元反馈的各模块储能电池状态和光伏发电功率,结合用户功率 需求,确定并网输出有功和无功功率期望数值;多电平逆变器输出三相电压和电流测量单 元传输三相电压和电流给d_q轴电压电流分量计算单元,以获得d_q轴电压电流分量;d_q 轴电压电流分量输入给多电平逆变器输出功率计算单元,得到逆变器输出的有功和无功功 率,并反馈给功率闭环控制单元,与有功和无功功率期望值综合后,产生d_q轴电流期望 值;d_q轴电压电流分量计算单元反馈d_q轴电流分量,传输给d_q轴电流闭环控制单元, 与d_q轴电流期望值综合后,产生级联多电平逆变器的三相期望输出电压信号;每相的期 望输出电压调制信号与该相各模块直通占空比综合,经过各模块的PWM调制单元,输出η组 PWM驱动信号给该相的η个模块。
[0010] 可见,每个光伏电池板作为独立电源给级联多电平逆变器的一个模块供电,每个 模块包含有一组储能电池。各个模块的发电可独立控制,实现最大功率跟踪控制。一个三相 系统共有3η个光伏电池板,它们分别进行最大功率跟踪控制,完成分布式最大功率跟踪。 每个模块利用升压功能,将单个光伏电池板的低电压泵升到一个高电压,使得系统适应光 伏电池板电压的宽范围变化。各模块的储能电池则起到能量缓冲作用,确保每个光伏电池 板运行于各自的最大功率点,同时根据需求馈入电网期望的稳定功率。尽管光伏发电随辐 射、温度变化而产生波动的功率,但注入电网的功率却保持平稳。即使其中某块光伏电池板 被遮挡,输出低功率,其它光伏电池板也不受影响,而且由于储能电池的作用,该光伏电池 板所在模块仍将输送预期功率给电网,只是此时的储能电池将放电。该级联多电平光伏发 电控制系统,能适应光伏电池电压宽范围变化,要求的器件电压应力低,系统可靠性高,输 出的交流电压谐波含量低,可以实现无变压器运行。分布式最大功率跟踪不但解决了由于 光伏电池串联和局部阴影(或失配)导致的功率损失和热斑问题,而且工作效率高,适合高 压大功率。
[0011] 相对于现有技术而言,本发明具有如下优势:
[0012] (1)避免光伏电池板串联,消除由于光伏电池串联时局部阴影(或失配)导致的功 率损失和热斑问题。
[0013] (2)各独立的光伏电池板和储能电池被分布于各模块中,每个模块实现自己独立 的最大功率跟踪,最大限度地收集太阳能,整个系统则灵活地控制光伏发电系统传送到电 网的功率,消除光伏发电系统注入电网功率的随机波动,提高供电质量,系统效率高。
[0014] (3)级联多电平逆变器输出高质量电压供给电网,谐波含量低。
[0015] (4)可实现无变压器并网,适合高压大功率。
[0016] (5)各个模块采用单级功率变换实现升/降压、逆变与储能,允许光伏电池输出电 压宽范围变化,具有最小化逆变器容量。
[0017] (6)可实现无功补偿、电力调峰控制等,改善电网质量。
[0018] (7)系统可靠性较高。
附图说明
[0019] 图1为现有的光伏发电中央逆变系统示意图;
[0020] 图2为现有的光伏电池串逆变系统1示意图;
[0021] 图3为现有的光伏电池串逆变系统2示意图;[0022] 图4为现有的光伏发电交流模块系统示意图;
[0023] 图5为现有的光伏发电系统单级结构图;
[0024] 图6为现有的光伏发电系统两级结构图;
[0025] 图7为本发明的一种储能型级联多电平光伏发电逆变器的示意图;
[0026] 图8为本发明的控制器的示意图。
具体实施方式
[0027] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0028] 图7给出了本发明的一种储能型级联多电平光伏发电逆变器,由3η个储能型光伏
发电模块组成,η为1、2、3.......正整数,其中每相多电平逆变器由η个储能型光伏发电
模块串联,每相逆变器有两个出线;三相逆变器的3个末端被连接为Y形,3个首端通过滤 波电感并入电网。3η个储能型光伏发电模块具有相同的结构和参数,以a相的第一个模块 为例进行说明,其包括:储能电池,4只IGBT,具有反并联二极管的开关管S1,电解电容Cn、 C12和C13,电感L11和L12,光伏电池与串联二极管;其连接方式为:将4只IGBT连接为一个H 桥逆变器,储能电池与电容C12并联,跨接于开关管S1的发射极和H桥逆变器正极间,且电 容C12及储能电池的正极与H桥逆变器正极相连;开关管S1的集电极与电容C11正极、电感 L12相连;电感L12的另一端连接于H桥逆变器正极;电容C11的负极与H桥逆变器负极相连; 电感L11的一端与电容C13的正极相连,另一端与电容C12的负极相连;光伏电池串联二极管 后与电容C13并联,且二极管的阴极与电容C13的正极相连,电容C13的负极与H桥逆变器的 负极相连。模块中的H桥逆变器可以直通,通过控制其直通占空比,控制从光伏电池端电压 到直流母线峰值电压的泵升电压比,对于图7中a相的第一个模块,若其直通占空比为Dal, 则有
[0029]
[0030] 式中,Vin为光伏电池端电压,Vpeak为H桥逆变器直流母线峰值电压。开关管S1的 状态由直通状态控制,逆变器电路直通时S1关闭,否则S1导通;而且,其光伏电池的功率可 以通过调节直通占空比Dal控制。储能电池功率为光伏电池功率与H桥逆变器输出功率的 差,实现能量缓冲或削峰填谷的作用。可见,该模块以单级功率变换的形式,同时实现升/ 降压、逆变和储能,适应于光伏电池电压的宽范围变化,可避免以往单级逆变器设计容量过 大的弊端,也无需两级式系统中额外的DC/DC变换器,同时也避免了现有储能系统中额外 的功率电路。由于模块中H桥逆变器允许电路直通,不会由此导致电路损坏,增强了系统可 靠性,无需死区则改善了输出电流波形。每相级联多电平逆变器由η个储能型光伏发电模 块串联组成,整个多电平逆变器的输出电压由各模块输出电压叠加而成,而且级联模块数 越多,电平数越多,越接近正弦波形,对输出滤波的要求越低。
[0031 ] 图8给出了本发明的控制器组成,它包括:多电平逆变器输出管理单元,多电平逆 变器输出三相电压和电流测量单元,d_q轴电压电流分量计算单元,多电平逆变器输出功率 计算单元,功率闭环控制单元,d_q轴电流闭环控制单元,3η个储能型光伏发电模块控制单 元。如图8所示,每相有η个储能型光伏发电模块控制单元,分别控制图7所示的对应相η个储能型光伏发电模块,其η个输出PWM驱动信号分别控制η个对应模块H桥逆变器和开 关管S。3η个储能型光伏发电模块控制单元均相同,则以a相的第一个储能型光伏发电模 块控制单元为例予以说明,其包括:a相模块1的储能电池充放电管理单元,a相模块1的状 态评估单元,a相模块1的光伏电池功率测量单元,最大功率跟踪与限值控制单元,PWM调制 单元。a相模块1的状态评估单元输出其储能电池状态与H桥逆变器功率,传输给a相模块 1的储能电池充放电管理单元,用于确定a相模块1的光伏电池功率限值;光伏电池功率限 值被传输给最大功率跟踪与限值控制单元,作为光伏电池功率控制的上限;a相模块1的光 伏电池功率测量单元反馈光伏电池功率,传输给最大功率跟踪与限值控制单元,通过最大 功率跟踪控制方法,产生该模块的直通占空比Dal ;同时,a相模块1的光伏电池功率测量单 元反馈光伏电池功率,传输给a相模块1的储能电池充放电管理单元。该模块的直通占空 比Dal和a相期望输出电压信号V\,被传输给PWM调制单元,产生a相模块1的PWM驱动信 号,用于控制a相模块1的H桥逆变器和开关管S1,直通占空比Dal用于控制a相模块1的 光伏电池功率;其他模块的控制单元相同,如图8所示,产生各自模块的PWM驱动信号:a相
模块2的PWM驱动信号,......,a相模块η的PWM驱动信号,b相模块1的PWM驱动信号,
b相模块2的P丽驱动信号,......,b相模块η的PWM驱动信号,c相模块1的PWM驱动信
号,c相模块2的PWM驱动信号,......,c相模块η的PWM驱动信号,它们分别用于驱动a
相模块2至模块n、b相模块1至模块n、c相模块1至模块η的各H桥逆变器与各开关管 S,使3相11个模块级联后的逆变器输出电压为多电平,b相和c相与a相相同。所有储能 型光伏发电模块控制单元的直通占空比独立,用于控制各模块光伏电池功率,但是每相的η 个储能型光伏发电模块控制单元有共同的期望输出电压调制信号,各模块相互配合产生多 电平电压并入电网。每个模块均通过最大功率跟踪控制使其光伏电池输出最大功率,直至 达到功率限值。3η个储能电池充放电管理单元将各模块运行状态传输给多电平逆变器输 出管理单元,用于整个级联逆变器的输出决策。例如,a相模块1的光伏电池功率测量单元 输出该模块的光伏电池功率,并传送给a相模块1的储能电池充放电管理单元,结合储能电 池状态,a相模块1的储能电池充放电管理单元将该模块运行状态传输给多电平逆变器输 出管理单元,a相模块1的运行状态包括储能电池状态和光伏发电功率,其他模块相同。多 电平逆变器输出管理单元根据各模块的储能电池状态、光伏电池发电功率和用户需求,确 定级联多电平逆变器的期望输出有功和无功功率;多电平逆变器输出三相电压和电流测量 单元传输三相电压和电流给d-q轴电压电流分量计算单元,以获得d_q轴电压电流分量; d_q轴电压电流分量输入给多电平逆变器输出功率计算单元,得到逆变器输出的有功和无 功功率,并反馈给功率闭环控制单元,与有功和无功功率期望值综合后,产生d-q轴电流期 望值;d-q轴电压电流分量计算单元反馈d-q轴电流分量,传输给d-q轴电流闭环控制单 元,与d-q轴电流期望值综合后,产生级联多电平逆变器的三相期望输出电压信号V\、V*b和 V*。;每相的期望输出电压调制信号与该相各模块直通占空比综合,经过η个模块的PWM调制 单元,输出η组PWM驱动信号,用于驱动该相η个模块的H桥逆变器和开关管S。 [0032] 该控制系统实现了分布式最大功率跟踪控制,可最大限度地收集太阳能,避免了 光伏电池板的串联,因而消除了由串联和光伏电池板不匹配或局部阴影导致的功率损失和 热斑问题,可有效改善发电效率。可灵活控制系统馈给电网的稳定有功和无功功率,实现电 力调峰,而且系统具有级联多电平逆变系统的优点,适合高压大功率。[0033] 以上对本发明所提供的一种储能型级联多电平光伏并网发电控制系统进行详细 介绍,本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说 明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据 本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不 应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

  1. 一种储能型级联多电平光伏并网发电控制系统,其特征在于,包括:储能型级联多电平光伏发电逆变器、控制器与电网;所述储能型级联多电平光伏发电逆变器由3n个储能型光伏发电模块组成,每n个储能型光伏发电模块串联以构成三相多电平逆变器中的一相;级联后的三相逆变器末端被连接为Y形,级联逆变器的3个首端并入电网;其中,n为自然数。
  2. 2.根据权利要求1所述的发电控制系统,其特征在于,所述每一个储能型光伏发电模 块包括:储能电池,四只IGBT,具有反并联二极管的开关管S,第一电解电容、第二电解电 容、第三电解电容,第一电感、第二电感,光伏电池和串联二极管;其中,所述四只IGBT连接为一个H桥逆变器,所述储能电池与所述第二电解电容并联,跨接 于开关管S的发射极和H桥逆变器正极间,且所述第二电解电容及所述储能电池的正极与H 桥逆变器正极相连;开关管S的集电极与所述第一电解电容的正极、所述第二电感相连;所 述第二电感的另一端连接于H桥逆变器正极;第一电解电容的负极与H桥逆变器负极相连; 第一电感的一端与第三电解电容的正极相连,另一端与第二电解电容的负极相连;光伏电 池串联二极管后与第三电解电容并联,且二极管的阴极与第三电解电容的正极相连,第三 电解电容的负极与H桥逆变器的负极相连。
  3. 3.根据权利要求2所述的发电控制系统,其特征在于,所述控制器用于控制所述储能 型级联多电平光伏发电逆变器,包括:多电平逆变器输出管理单元,多电平逆变器输出三相 电压和电流测量单元,d_q轴电压电流分量计算单元,多电平逆变器输出功率计算单元,功 率闭环控制单元,d_q轴电流闭环控制单元,3η个储能型光伏发电模块控制单元;每个储能型光伏发电模块控制单元相同,它包括:储能电池充放电管理单元,模块状态 评估单元,光伏电池功率测量单元,最大功率跟踪与限值控制单元,PWM调制单元;其中,所述模块状态评估单元输出该模块的储能电池状态与H桥逆变器功率,将其输入给储 能电池充放电管理单元,以此为基础,储能电池充放电管理单元确定光伏电池功率限值,并 将其传输给最大功率跟踪与限值控制单元,作为光伏发电功率的上限;光伏电池功率测量 单元将光伏电池输出功率反馈给最大功率跟踪与限值控制单元,同时传输给储能电池充放 电管理单元;基于测得的光伏电池功率,最大功率跟踪与限值控制单元应用最大功率跟踪 控制方法,产生该模块的直通占空比;直通占空比结合所在相的期望输出电压信号,输入给 PWM调制单元,产生PWM驱动信号,用于控制该模块的H桥逆变器和开关管S ;储能电池充放 电管理单元将光伏电池功率和储能电池状态传输给多电平逆变器输出管理单元;3η个储 能型光伏发电模块控制单元的直通占空比独立,用于控制各自模块光伏电池功率,但是每 相的η个储能型光伏发电模块控制单元有共同的期望输出电压调制信号,各模块相互配合 产生多电平电压并入电网;多电平逆变器输出管理单元根据3η个储能型光伏发电模块控 制单元反馈的各模块储能电池状态和光伏发电功率,结合用户功率需求,确定并网输出有 功和无功功率期望数值;多电平逆变器输出三相电压和电流测量单元传输三相电压和电流 给d_q轴电压电流分量计算单元,以获得d-q轴电压电流分量;d-q轴电压电流分量输入给 多电平逆变器输出功率计算单元,得到逆变器输出的有功和无功功率,并反馈给功率闭环 控制单元,与有功和无功功率期望值综合后,产生d-q轴电流期望值;d-q轴电压电流分量 计算单元反馈d-q轴电流分量,传输给d-q轴电流闭环控制单元,与d-q轴电流期望值综合 后,产生级联多电平逆变器的三相期望输出电压信号;每相的期望输出电压调制信号与该相各模块直通占空比综合,经过各模块的PWM调制单元,输出η组PWM驱动信号给该相的η 个模块。
  4. 4.根据权利要求3所述的发电控制系统,其特征在于,每一所述储能型光伏发电模块的所述H桥逆变器通过控制其直通占空比,控制从光伏 电池端电压到直流母线峰值电压的泵升电压比;开关管S的状态由直通状态控制,逆变桥 电路直通时S关闭,否则S导通;光伏电池的功率通过调节直通占空比控制,该模块输出功 率则通过对H桥逆变器进行PWM调制实现;储能电池功率为光伏电池功率与H桥逆变器输 出功率的差。
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