CN110752751A - 一种直流光伏宽范围输入高变比升压装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光伏矩阵输出直流升压装置的控制方法，属于光伏技术领域。直流升压装置构成是由12个模块的输入并联以及输出串联(IPOS)，模块内部采用变压器升压，单个模块最大升压比为10倍，12个模块最大升压比为120倍，最小升压比为60倍，此控制策略为12个模块的PWM载波依次按照15°的相位差生成PWM，使得12个模块按照15°相位差来交替工作的方式输出电流。多模块输出侧为串联，此控制方式可以有效的减小输出电容C的容值，以及去除输出电感。有效的增加了模块高压侧的可靠性以及缩小了体积，降低了成本。

Description

一种直流光伏宽范围输入高变比升压装置的控制方法
技术领域
本发明涉及一种直流光伏MPPT为425V-850V宽范围输入，输出为±30KV高升压比的升压装置控制方法，属于光伏技术领域。
背景技术
在光伏产业高速发展的今天，由之前的光伏逆变器交流并网已经不能完全满足现有的需求了，现有交流输电模式由于损耗大等原因，逐渐由直流输电所替代，而现有逆变器多数都是交流并网模式，而光伏发电直接升压并网这种模式非常缺少，由于典型的IPOS(输入并联输出串联)模式输出电流纹波系数极大，会造成直流电网的污染，并不能直接并网。所以为了降低输出电流纹波系数，只能提高输出电容容值以及增加输出电抗器。而增加输出电抗器会降低整个装置高压侧的稳定性能以及增加整机的成本和体积，提高输出电容容值也会增加体积和成本。
发明内容
本发明的技术解决问题：目克服现有的IPOS(输入并联输出串联)结构的缺点，提供一种新的直流光伏宽范围输入高变比升压装置的控制方法，实现输出纹波大幅下降，并且不增加整个装置的体积和装置的成本。
本发明直流光伏宽范围输入高变比升压装置的控制方法中，此装置MPPT电压为宽范围输入，其范围为425V-850V，输出端并网电压为±30KV直流，升压比最低为60倍，最大为120倍。其中低压模块1至低压模块12的输入端并联接入光伏矩阵；高压模块1至高压模块12串联接入直流电网；其中低压模块的输出接入变压器再接入高压模块整流成直流。低压模块1的PWM载波相位角度为0°，低压模块2的PWM载波相位角度为15°，低压模块3的PWM载波相位角度为30度……低压模块12的PWM载波相位角度为165°。并且可以通过集中控制器通过光纤向12个模块发送PWM波载波移相角度，分别给12个模块发送0°，15°，30°……165°。可以实现每个模块在启动时自动校正PWM波载波移相角度。
所述的直流光伏宽范围输入高变比升压装置的控制方法如下：首先，由集中控制器给12个模块依次发送PWM波载波移相角度0°，15°，30°……165°。其次每个模块利用收到的PWM波载波移相角度生成每个模块的PWM波来控制每个模块内部的IGBT的开通和关断。以此来实现输出电流纹波系数的减小。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明在现有基础上不增加体积和成本的同时，降低输出电流纹波系数，并且为了简化每个模块内部程序，避免出现移相问题，采用由集中控制器向12个模块发送PWM载波移相角度，通过本发明的方法简便了实际操作中的问题。
(2)本发明可以将光伏矩阵的低压升压至最大120倍；
(3)本发明可以通过光纤由集中控制器集中控制每个模块；
(4)本发明电路可以由集中控制器统一发送每个模块的PWM波载波移相角度；
(5)本发明可以有效的降低输出电流纹波系数。
附图说明
图1为本发明的PWM波载波移相角度示意图；
图2为12个模块输入并联输出串联以及集中控制器通过光纤对12个模块控制图；
图3为12个模块未做PWM载波移相时的输出电流波形；
图4为12个模块PWM载波相位差15°时的输出电流波形。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
如图1所示，本发明以12组模块(低压模块+变压器+高压模块)的PWM波载波移相角度15°作为每个模块的PWM波发波方式。
本发明为一种直流光伏宽范围输入高变比升压装置的控制策略，其控制的载体为一个升压装置，此装置为IPOS(输入并联输出串联)的结构。为了解决此结构的输出电流纹波系数过大污染电网，所以采用本发明提出的一种控制策略，可以在不改变体积和不增加成本的基础上有效的降低并网侧输出电流的纹波。
如图2所示为本发明控制策略的载体，其中整个的IPOS(输入并联输出串联)的结构是由12套模块构成，每套模块由一个低压模块将光伏矩阵的输出MPPT电压(425V-850V)转为±850V的方波，以及一个固定变比为1：6的变压器，和一个将变压器输出的高压整流和滤波最后输出5000V的一个高压模块构成。并且每个低压模块内部有单独的控制电路，此控制电路受到整个设备的集中控制，由于此设备功率过大，防止磁场等对信号线的干扰，所以集中控制器对每个模块控制器使用光纤进行通信。最后将12个高压模块(每个输出5000V)并入±30KV的直流电网。
如图3所示，在12个模块不做PWM波载波移相控制时，输出电流纹波系数极大，会严重污染电网。
如图4所示，在12个模块做PWM载波移相控制时，输出电流纹波系数已经在正常范围之内了(＜3％)。
在实际测试中，12个模块不做PWM波载波移相控制时，输出电流纹波系数极大，并且由于各个模块的内部一致性不好，会造成PWM波载波相位逐渐偏移，造成输出电流纹波跳变。
在实际测试中，12个模块做PWM波载波移相控制时，输出电流纹波系数在要求值范围内。首先低压模块1先发送PWM，低压模块2发送的PWM的相位比低压模块1发送的PWM相位延迟15°，低压模块3发送的PWM的相位比低压模块2发送的PWM的相位延迟15°，依次类准，一共12个低压模块每个模块的PWM相位差为15°。
总之，本发明中直流升压装置构成是由12个模块的输入并联以及输出串联(IPOS)，模块内部采用变压器升压，单个模块最大升压比为10倍，12个模块最大升压比为120倍，最小升压比为60倍，此控制策略为12个模块的PWM载波依次按照15°的相位差生成PWM，使得12个模块按照15°相位差来交替工作的方式输出电流。多模块输出侧为串联，此控制方式可以有效的减小输出电容C的容值，以及去除输出电感。有效的增加了模块高压侧的可靠性以及缩小了体积，降低了成本。

Claims (3)

1.一种直流光伏宽范围输入高变比升压装置的控制方法，其特征在于：整个升压装置是由12个模块构成，所述12个模块由低压模块1至低压模块12的输入并联，低压模块将输入的425V-850V的直流变为-850V至850V的方波，再通过固定绕组1：6的变压器再接入高压模块整流滤波输出5000V，并且高压模块1至高压模块12的输出侧依次串联组成，最终输出±30KV的直流；此控制方式是由一个集中控制器通过光纤控制12个模块的PWM波发送。
2.根据权利要求1所述的一种直流光伏宽范围输入高变比升压装置的控制方法，其特征在于：所述控制12个模块的PWM波发送的方式如下：首先低压模块1先发送PWM，低压模块2发送的PWM的相位比低压模块1发送的PWM相位延迟15°，低压模块3发送的PWM的相位比低压模块2发送的PWM的相位延迟15°，依次类准，一共12个低压模块每个模块的PWM相位差为15°。
3.根据权利要求2所述的一种直流光伏宽范围输入高变比升压装置的控制方法，其特征在于：由集中控制器通过光纤向12个模块发送PWM波载波移相角度，分别给12个模块发送0°，15°，30°……165°角度，实现每个模块在启动时自动校正PWM波载波移相角度。
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