CN108418416A - 一种部分功率处理升压单元与并网逆变器的协同控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种部分功率处理升压单元与并网逆变器的协同控制方法，属并网逆变器控制方法。本发明的电路拓扑包括光伏电池、输入电容、部分功率处理升压单元、第一二极管、第二二极管、输出电容、并网逆变器和电网。其协同控制方法为：通过第一二极管和第二二极管组成的或逻辑电路选择并网逆变器的输入电压；当光伏电池正常时，部分功率处理升压单元不工作，由光伏电池向并网逆变器输出功率；当光伏电池因阴影遮挡导致欠压时，欠压部分所需功率由部分功率处理升压单元承担，其它功率仍由光伏电池承担。本发明适用于光伏逆变器的场合，解决了阴影条件下逆变器母线电压不足的问题，降低了升压单元的成本，提高了系统变换效率。

Description

一种部分功率处理升压单元与并网逆变器的协同控制方法

技术领域

本发明涉及一种逆变器的控制方法，尤其是一种部分功率处理升压单元与并网逆变器的协同控制方法。

背景技术

近年来，能源的短缺和环境的污染已经成为世界的焦点，可再生能源的发展和应用受到世界各国的广泛关注。不同工况条件下，光伏电池的最大功率点电压变化范围较宽。在局部阴影遮挡或光伏模块温度高的情况下，光伏电池输出电压较低，从而导致单输入拓扑由于输入母线电压低于输出电压的峰值而停机。常用的解决方法是在光伏电池和逆变器之间级联升压变换器。当光伏组件被局部阴影遮挡时，通过升压变换器提升逆变器的母线电压，使其满足大于输出电压峰值的要求。但正常工况下，该升压变换器也需承担逆变器相同的功率，增加了成本。因此研究低成本和高效率的升压单元，有着重要的理论意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中变换器的缺点，提出一种低成本和高效率的部分功率处理升压单元与并网逆变器的协同控制方法。

本发明的部分功率处理升压单元与并网逆变器的协同控制方法，电路拓扑包括光伏电池PV、输入电容C_in、部分功率处理升压单元、第一二极管D₁、第二二极管D₂、输出电容C_o、并网逆变器和电网；具体拓扑结构为：光伏电池PV的正极分别连接输入电容C_in的一端、第一二极管D₁的阳极和部分功率处理升压单元的输入正端，光伏电池PV的负极分别连接输入电容C_in的另一端、输出电容C_o的一端、并网逆变器的输入负端、部分功率处理升压单元的输入负端和输出负端，部分功率处理升压单元的输出正端连接第二二极管D₂的阳极，第一二极管D₁的阴极分别连接第二二极管D₂的阴极、输出电容C_o的另一端和并网逆变器的输入正端，并网逆变器的输出与电网并联。

部分功率处理升压单元与并网逆变器的协同控制方法为：通过第一二极管D₁和第二二极管D₂分别对光伏电池输出电压v_PV和部分功率处理升压单元的输出电压v_B进行或逻辑得到并网逆变器的输入电压v_p；当光伏电池正常时，部分功率处理升压单元不工作，光伏电池通过第一二极管D₁向并网逆变器输出功率；当光伏电池因阴影遮挡导致欠压时，部分功率处理升压单元通过第二二极管D₂向并网逆变器输出欠压部分所需功率，光伏电池通过第一二极管D₁向并网逆变器输出剩余功率。

部分功率处理升压单元为升压变换器、Zeta变换器、Sepic变换器和具有升压功能的隔离变换器等；并网逆变器为电压源逆变器。第一～第二二极管为碳化硅二极管或快恢复二极管。输入电容C_in为有极性电容或无极性电容。输出电容C_o为有极性电容或无极性电容。

本发明的部分功率处理升压单元与并网逆变器的协同控制方法适用于光伏逆变器的场合，解决了阴影条件下逆变器母线电压不足的问题；由于部分功率处理升压单元只承担阴影条件下并网逆变器的部分功率，降低了升压单元的成本，提高了系统变换效率。

附图说明

图1：本发明的基于部分功率处理升压单元的并网逆变器拓扑。

图2：本发明的电压和功率关系示意图。

图3：本发明的功率流示意图。

上述附图中的主要符号名称：v_PV、光伏电池电压，C_in、输入电容，D₁和D₂、二极管，C_o、输出电容，v_B、部分功率处理升压单元的输出电压，v_p、并网逆变器的输入电压，v_g、电网电压，p_PVd、由光伏电池不经过部分功率处理升压单元直接输出给逆变器的功率，p_B、由光伏电池经部分功率处理升压单元后输出给逆变器的功率，p_o、逆变器输出功率。

具体实施方式

由图1可知，本申请的部分功率处理升压单元与并网逆变器的协同控制方法，电路拓扑包括光伏电池PV、输入电容C_in、部分功率处理升压单元、第一二极管D₁、第二二极管D₂、输出电容C_o、并网逆变器和电网；具体拓扑结构为：光伏电池PV的正极分别连接输入电容C_in的一端、第一二极管D₁的阳极和部分功率处理升压单元的输入正端，光伏电池PV的负极分别连接输入电容C_in的另一端、输出电容C_o的一端、并网逆变器的输入负端、部分功率处理升压单元的输入负端和输出负端，部分功率处理升压单元的输出正端连接第二二极管D₂的阳极，第一二极管D₁的阴极分别连接第二二极管D₂的阴极、输出电容C_o的另一端和并网逆变器的输入正端，并网逆变器的输出与电网并联。

本申请的部分功率处理升压单元与并网逆变器的协同控制方法为：通过第一二极管D₁和第二二极管D₂分别对光伏电池输出电压v_PV和部分功率处理升压单元的输出电压v_B进行或逻辑得到并网逆变器的输入电压v_p；当光伏电池正常时，部分功率处理升压单元不工作，光伏电池通过第一二极管D₁向并网逆变器输出功率；当光伏电池因阴影遮挡导致欠压时，部分功率处理升压单元通过第二二极管D₂向并网逆变器输出欠压部分所需功率，光伏电池通过第一二极管D₁向并网逆变器输出剩余功率。

部分功率处理升压单元为升压变换器、Zeta变换器、Sepic变换器和具有升压功能的隔离变换器等；并网逆变器为电压源逆变器。第一～第二二极管为碳化硅二极管或快恢复二极管。输入电容C_in为有极性电容或无极性电容。输出电容C_o为有极性电容或无极性电容。

以单位功率因数输出为例，由图2可知，部分功率处理升压单元只处理欠压部分所需功率，其它功率由光伏电池承担。由图3可知，逆变器功率由p_PVd和p_B两部分组成。当母线欠压需要部分功率处理升压单元工作时，只需部分功率处理升压单元工作在闭环；逆变器开环工作，开关管工频开关。因此，采用部分功率处理升压单元与逆变器的协同控制可减小开关损耗，提高系统变换效率；当v_PV大于v_g时，部分功率处理升压单元不工作，与光伏电池正常条件下逆变器的工作模式相同。因此，与现有文献相比，当光伏电池板被阴影遮挡时，本申请的升压单元只承担逆变器的部分功率，本申请降低了升压单元的成本，提高了系统变换效率。

Claims (6)

1.一种部分功率处理升压单元与并网逆变器的协同控制方法，电路拓扑包括光伏电池PV、输入电容C_in、部分功率处理升压单元、第一二极管D₁、第二二极管D₂、输出电容C_o、并网逆变器和电网；具体拓扑结构为：光伏电池PV的正极分别连接输入电容C_in的一端、第一二极管D₁的阳极和部分功率处理升压单元的输入正端，光伏电池PV的负极分别连接输入电容C_in的另一端、输出电容C_o的一端、并网逆变器的输入负端、部分功率处理升压单元的输入负端和输出负端，部分功率处理升压单元的输出正端连接第二二极管D₂的阳极，第一二极管D₁的阴极分别连接第二二极管D₁的阴极、输出电容C_o的另一端和并网逆变器的输入正端，并网逆变器的输出与电网并联。

部分功率处理升压单元与并网逆变器的协同控制方法为：通过第一二极管D₁和第二二极管D₂分别对光伏电池输出电压v_PV和部分功率处理升压单元的输出电压v_B进行或逻辑得到并网逆变器的输入电压v_p；当光伏电池正常时，部分功率处理升压单元不工作，光伏电池通过第一二极管D₁向并网逆变器输出功率；当光伏电池因阴影遮挡导致欠压时，部分功率处理升压单元通过第二二极管D₂向并网逆变器输出欠压部分所需功率，光伏电池通过第一二极管D₁向并网逆变器输出剩余功率。

2.根据权利要求1所述的部分功率处理升压单元与并网逆变器的协同控制方法，所述部分功率处理升压单元为升压变换器、Zeta变换器、Sepic变换器和具有升压功能的隔离变换器等。

3.根据权利要求1所述的部分功率处理升压单元与并网逆变器的协同控制方法，所述并网逆变器为电压源逆变器。

4.根据权利要求1所述的部分功率处理升压单元与并网逆变器的协同控制方法，所述第一～第二二极管为碳化硅二极管或快恢复二极管。

5.根据权利要求1所述的部分功率处理升压单元与并网逆变器的协同控制方法，所述输入电容C_in为有极性电容或无极性电容。

6.根据权利要求1所述的部分功率处理升压单元与并网逆变器的协同控制方法，所述输出电容C_o为有极性电容或无极性电容。