CN112467987A - 一种光伏直流升压变换系统及其控制方法 - Google Patents

一种光伏直流升压变换系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光伏直流升压变换系统及其控制方法，系统包括依次连接的光伏阵列、前级DC/DC变换器、后级DC/DC变换器和直流电网；通过前级DC/DC变换器和后级DC/DC变换器实现光伏直流升压变换，后级DC/DC变换器采用输入并联输出串联型结构避免控制过程产生输出电压纹波，减少了电能的浪费，进而提高了电能的传输效率；本发明提供的技术方案将定频开环控制方式相结合，从前级DC/DC变换器和后级DC/DC变换器两部分减少电压纹波，改善了电能质量，减少能量损耗，从而提高整个光伏直流升压变换系统的传输效率和电能质量。

Description

一种光伏直流升压变换系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏直流升压变换系统及其控制方法。
背景技术
太阳能是理想的可再生能源，与石油、煤炭等化石能源相比，太阳能的开发过程无污染且更加便捷，太阳能发电即光伏发电是解决能源短缺和环境危机的有效途径。但由于太阳能的不确定性，光伏发电受环境的影响极大，且光伏发电系统结构和控制会对能量传输效率造成的影响，导致光伏发电的整体效率较低，因此如何将由太阳能转换的电能稳定的输出且提高光伏发电系统的输出效率成为光伏发电领域的重要研究方向。
目前光伏直流升压变换系统中的后级DC/DC变换器适用于大功率的场合，且后级DC/DC变换器升压部分采用组合变换器的形式，采用组合变换器的形式进行控制时会产生输出电压纹波，从而极大的浪费电能，电能的传输效率低。
发明内容
为了克服上述现有技术中电能的传输效率低的不足，本发明提供一种光伏直流升压变换系统，包括依次连接的光伏阵列、前级DC/DC变换器、后级DC/DC变换器和直流电网；
所述前级DC/DC变换器用于控制光伏阵列输出直流电，并将光伏阵列输出的直流电进行初次升压；
所述后级DC/DC变换器采用输入并联输出串联型结构，用于对初次升压后的直流电进行二次升压；
所述直流电网用于将二次升压后的直流电提供给用户。
所述后级DC/DC变换器包括多个单向LLC谐振变换器；
所述多个单向LLC谐振变换器的输入端并联，构成IPOS直流变换器的输入端，所述多个单向LLC谐振变换器的输出端并联，构成IPOS直流变换器的输出端。
所述单向LLC谐振变换器包括依次连接的低压侧换流器、谐振模块、高频变压器和高压侧换流器；
所述低压侧换流器的输入端连接前级变换器的输出端，所述高压侧换流器的输出端连接直流电网。
所述低压侧换流器为H桥结构，其包括第一半桥、第二半桥和低压母线电容Ci；
所述低压母线电容Ci连接于低压侧换流器的输入端；
所述第一半桥和第二半桥均包括位于上桥臂的IGBT模块和位于下桥臂的IGBT模块。
所述高压侧换流器为H桥结构，其包括第三半桥、第四半桥、高压母线均压电阻R1和高压母线均压电阻R2；
所述高压母线均压电阻R1和高压母线均压电阻R2串联后连接于高压侧换流器的输出端，且两者均与第四半桥的中点连接。
所述位于上桥臂的IGBT模块包括上IGBT和与上IGBT反并联的二极管；
所述位于下桥臂的IGBT模块包括下IGBT和与下IGBT反并联的二极管；
所述第三半桥包括位于上桥臂的二极管D5和位于下桥臂的二极管D6；
所述第四半桥包括位于上桥臂的高压母线电容C1和位于下桥臂的高压母线电容C2。
所述谐振模块包括谐振电感Lr、谐振电容Cr和激磁电感Lm；
所述高频变压器包括原边绕组和副边绕组；
所述激磁电感Lm与原边绕组并联，所述原边绕组的一端通过谐振电感Lr与第一半桥的中点连接，其另一端通过谐振电容Cr与第二半桥的中点连接；所述副边绕组一端与第三半桥的中点连接，其另一端与第四半桥的中点连接。
所述前级DC/DC变换器包括采用非隔离BOOST变换器。
另一方面，本发明还提供一种光伏直流升压变换系统的控制方法，包括：
前级DC/DC变换器控制光伏阵列输出直流电，并将光伏阵列输出的直流电进行初次升压；
后级DC/DC变换器对初次升压后的直流电进行二次升压；
直流电网将二次升压后的直流电提供给用户；
其中，所述后级DC/DC变换器采用输入并联输出串联型结构。
所述前级DC/DC变换器控制光伏阵列输出直流电，包括：
采集相邻两个采样周期内光伏阵列的输出电压和输出电流；
基于光伏阵列的输出电压和输出电流计算相邻两个采样周期内光伏阵列输出的功率变化量；
当光伏阵列输出的功率变化量大于0时，增大光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压；当光伏阵列输出的功率变化量小于0时，减小光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压；当光伏阵列输出的功率变化量等于0时，保持光伏阵列的输出电压不变。
所述增大光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压，包括：
当光伏阵列输出的功率变化量的绝对值小于预设的功率阈值时，以减小步长的方式增大光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压；
当光伏阵列输出的功率变化量的绝对值大于预设的功率阈值时，以增大步长的方式增大光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压。
所述减小光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压，包括：
当光伏阵列输出的功率变化量的绝对值小于预设的功率阈值时，以减小步长的方式减小光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压；
当光伏阵列输出的功率变化量的绝对值大于预设的功率阈值时，以增大步长的方式减小光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压。
本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的光伏直流升压变换系统包括依次连接的光伏阵列、前级DC/DC变换器、后级DC/DC变换器和直流电网；前级DC/DC变换器用于控制光伏阵列输出直流电，并将光伏阵列输出的直流电进行初次升压；后级DC/DC变换器采用输入并联输出串联型结构，用于对初次升压后的直流电进行二次升压；直流电网用于将二次升压后的直流电提供给用户，通过前级DC/DC变换器和后级DC/DC变换器实现光伏直流升压变换，后级DC/DC变换器采用输入并联输出串联型结构避免控制过程产生输出电压纹波，减少了电能的浪费，进而提高了电能的传输效率；
本发明中的前级DC/DC变换器采用可变步长扰动观察法控制光伏阵列实现最大功率点跟踪，后级DC/DC变换器采用定频开环控制方式对初次升压后的直流电进行二次升压，将定频开环控制方式相结合，从前级DC/DC变换器和后级DC/DC变换器两部分减少电压纹波，改善了电能质量，减少能量损耗，从而提高整个光伏直流升压变换系统的传输效率和电能质量。
附图说明
图1是本发明实施例中光伏直流升压变换系统结构图；
图2是本发明实施例中单向LLC谐振变换器结构图；
图3是本发明实施例中后级DC/DC变换器结构图；
图4是本发明实施例中光伏直流升压变换系统的控制方法流程图；
图5是现有技术中光照为1000W/m2且温度为25℃下光伏阵列输出电压示意图；
图6是现有技术中光照为1000W/m2且温度为25℃下光伏阵列输出电流示意图；
图7是现有技术中光照为1000W/m2且温度为25℃下光伏阵列输出功率与Boost电路输出功率示意图；
图8是现有技术中光照为1000W/m2且温度为25℃下Boost电路输出电压示意图；
图9是本发明实施例中光照为1000W/m2且温度为25℃下光伏阵列的输出电压示意图；
图10是本发明实施例中光照为1000W/m2且温度为25℃下光伏阵列的输出电流示意图；
图11是本发明实施例中光照为1000W/m2且温度为25℃下光伏阵列的输出功率与Boost电路的输出功率示意图；
图12是本发明实施例中光照为1000W/m2且温度为25℃下Boost电路输出电压示意图；
图13是现有技术中温度不变光照变化时光伏阵列输出电压示意图；
图14是现有技术中温度不变光照变化时光伏阵列输出电流示意图；
图15是现有技术中温度不变光照变化时光伏阵列输出功率与Boost电路输出功率示意图；
图16是现有技术中温度不变光照变化时Boost电路输出电压示意图；
图17是本发明实施例中温度不变光照变化时光伏阵列的输出电压示意图；
图18是本发明实施例中温度不变光照变化时光伏阵列的输出电流示意图；
图19是本发明实施例中温度不变光照变化时光伏阵列的输出功率与Boost电路的输出功率示意图；
图20是本发明实施例中温度不变光照变化时Boost电路输出电压示意图；
图21是本发明实施例中光伏阵列工作在标况下前级DC/DC变换器输出功率和后级DC/DC变换器的稳态输出功率示意图；
图22是本发明实施例中后级DC/DC变换器的稳态输出电流示意图；
图23是本发明实施例中前级DC/DC变换器的输出电压示意图；
图24是本发明实施例中前级DC/DC变换器的输出电流示意图；
图25是本发明实施例中前级DC/DC变换器的输出功率示意图；
图26是本发明实施例中8个单向LLC谐振变换器开关器件的PWM信号示意图；
图27是本发明实施例中各个单向LLC谐振变换器的输出电压信号示意图；
图28是本发明实施例中温度不变且光照发生变化时的前级DC/DC变换器输出电压波形图；
图29是本发明实施例中温度不变且光照发生变化时的前级DC/DC变换器输出电流波形图；
图30是本发明实施例中温度不变且光照发生变化时的前级DC/DC变换器输出功率波形图；
图31是本发明实施例中光伏直流升压变换系统总输出电流波形图；
图32是本发明实施例中前级DC/DC变换器输出功率和后级DC/DC变换器输出功率波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本发明实施例1提供了一种光伏直流升压变换系统，如图1所示，包括依次连接的光伏阵列、前级DC/DC变换器、后级DC/DC变换器和直流电网；
前级DC/DC变换器用于控制光伏阵列输出直流电，并将光伏阵列输出的直流电进行初次升压；
后级DC/DC变换器采用输入并联输出串联型结构(即IPOS)，用于对初次升压后的直流电进行二次升压；
直流电网用于将二次升压后的直流电提供给用户。
本发明实施例1中，前级DC/DC变换器具体采用可变步长扰动观察法控制光伏阵列输出直流电，后级DC/DC变换器具体采用定频开环控制方式对初次升压后的直流电进行二次升压。
如图3所示，后级DC/DC变换器包括多个单向LLC谐振变换器；
多个单向LLC谐振变换器的输入端并联，构成IPOS直流变换器的输入端，多个单向LLC谐振变换器的输出端并联，构成IPOS直流变换器的输出端。
如图2所示，单向LLC谐振变换器包括依次连接的低压侧换流器、谐振模块、高频变压器和高压侧换流器；
低压侧换流器的输入端连接前级变换器的输出端，高压侧换流器的输出端连接直流电网。
低压侧换流器为H桥结构，其包括第一半桥、第二半桥和低压母线电容Ci；
低压母线电容Ci连接于低压侧换流器的输入端；
第一半桥和第二半桥均包括位于上桥臂的IGBT模块和位于下桥臂的IGBT模块。
高压侧换流器为H桥结构，其包括第三半桥、第四半桥、高压母线均压电阻R1和高压母线均压电阻R2；
高压母线均压电阻R1和高压母线均压电阻R2串联后连接于高压侧换流器的输出端，且两者均与第四半桥的中点连接。
位于上桥臂的IGBT模块包括上IGBT和与上IGBT反并联的二极管；
位于下桥臂的IGBT模块包括下IGBT和与下IGBT反并联的二极管；
第三半桥包括位于上桥臂的二极管D5和位于下桥臂的二极管D6；
第四半桥包括位于上桥臂的高压母线电容C1和位于下桥臂的高压母线电容C2。
谐振模块包括谐振电感Lr、谐振电容Cr和激磁电感Lm；
高频变压器包括原边绕组和副边绕组；
激磁电感Lm与原边绕组并联，原边绕组的一端通过谐振电感Lr与第一半桥的中点连接，其另一端通过谐振电容Cr与第二半桥的中点连接；副边绕组一端与第三半桥的中点连接，其另一端与第四半桥的中点连接。
前级DC/DC变换器包括采用非隔离BOOST变换器。
由于各单向LLC谐振变换器驱动信号相同导致电压纹波的增加，使系统损耗增大，传输效率降低，因此需要在定频开环的基础上使用交错控制，后级DC/DC变换器采用定频开环控制方式对初次升压后的直流电进行二次升压，具体为：在N个单向LLC谐振变换器的光伏直流升压变换系统中，将每个单向LLC谐振变换器的驱动信号分别错开1/2N个开关周期，即第2单向LLC谐振变换器滞后于第1个单向LLC谐振变换器1/2N个开关周期，第3个单向LLC谐振变换器滞后于第1个单向LLC谐振变换器2/2N开关周期，依次类推，从而实现多个单向LLC谐振变换器间的交错控制。
实施例2
本发明实施例2提供了一种光伏直流升压变换系统的控制方法，具体流程图如图4所示，具体过程如下：
S101：前级DC/DC变换器控制光伏阵列输出直流电，并将光伏阵列输出的直流电进行初次升压；
S102：后级DC/DC变换器对初次升压后的直流电进行二次升压；
S103：直流电网将二次升压后的直流电提供给用户；
其中，后级DC/DC变换器采用输入并联输出串联型结构。
现有技术中前级DC/DC变换器的MPPT一般采用扰动观察法，此法因为简单，成本低，对硬件要求不高的特点广泛应用中在光伏发电中，但是精度低，响应速度慢，且产生了电压纹波。本发明实施例2中的前级DC/DC变换器采用可变步长扰动观察法控制光伏阵列输出直流电，具体原理为在远离最大功率点时，采用大步长使电池电压快速接近最大功率点处电压；在靠近最大功率点时，采用小步长使电池电压缓慢靠近最大功率点处的电压。变步长由采样的功率差实现，在此法中，采用的变步长为
Figure BDA0002711985270000071
其中λ是修正因子，确保步长在一定范围内，
Figure BDA0002711985270000072
代表功率差平均值的绝对值，取平均值在一定程度上减小了曲线存在的尖峰突变对步长的影响，采用累加dP求平均的方法一方面在接近MPP时，步长相当于最后采样一点减去最先采样的一点的功率差取平均后再乘以λ的值作为步长，会减少极值步长的出现，继而抑制尖峰或谷峰的出现，另一方面累加次数应根据实际情况调整，一般取奇数次，目的是在接近MPP时，尽可能的产生步长扰动，让系统不断接近MPP，虽然此过程中会产生小幅振荡，但不明显，目的是为了以小幅度振荡的代价换取系统不断靠近MPP，提高光伏发电系统的输出效率。
本发明实施例2中，前级DC/DC变换器具体采用可变步长扰动观察法控制光伏阵列输出直流电，包括：
采集相邻两个采样周期内光伏阵列的输出电压和输出电流；
基于光伏阵列的输出电压和输出电流计算相邻两个采样周期内光伏阵列输出的功率变化量；
当光伏阵列输出的功率变化量大于0时，增大光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压；当光伏阵列输出的功率变化量小于0时，减小光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压；当光伏阵列输出的功率变化量等于0时，保持光伏阵列的输出电压不变。
增大光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压，包括：
当光伏阵列输出的功率变化量的绝对值小于预设的功率阈值时，以减小步长的方式增大光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压；
当光伏阵列输出的功率变化量的绝对值大于预设的功率阈值时，以增大步长的方式增大光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压。
减小光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压，包括：
当光伏阵列输出的功率变化量的绝对值小于预设的功率阈值时，以减小步长的方式减小光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压；
当光伏阵列输出的功率变化量的绝对值大于预设的功率阈值时，以增大步长的方式减小光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压。
由于各单向LLC谐振变换器驱动信号相同导致电压纹波的增加，使系统损耗增大，传输效率降低，因此需要在定频开环的基础上使用交错控制，后级DC/DC变换器采用定频开环控制方式对初次升压后的直流电进行二次升压，具体为：在N个单向LLC谐振变换器的光伏直流升压变换系统中，将每个单向LLC谐振变换器的驱动信号分别错开1/2N个开关周期，即第2单向LLC谐振变换器滞后于第1个单向LLC谐振变换器1/2N个开关周期，第3个单向LLC谐振变换器滞后于第1个单向LLC谐振变换器2/2N开关周期，依次类推，从而实现多个单向LLC谐振变换器间的交错控制。
实施例3
本发明实施例3提供一种光伏直流升压变换系统的控制方法，具体如下：
为了验证本发明实施例3提供的控制方法的效果，将本发明实施例3提供的可变步长扰动观察法控制光伏阵列输出直流电与现有技术中的定步长的扰动观察法控制光伏阵列输出直流电进行比较，在simulink中搭建仿真模型，前级DC/DC变换器选择BOOST电路，光伏阵列的最大功率点电压电流分别为800V、31.25A，开路电压与短路电流为1000V、40A，理想输出最大功率为25KW。
1)：标况下(光照为1000W/m2、温度为25℃)，现有技术的定步长扰动观察法控制光伏阵列输出直流电光伏阵列的输出电压、输出电流、输出功率与Boost电路的输出功率、Boost电路输出电压分别如图5到图8所示，本发明提供的可变步长扰动观察法控制光伏阵列输出直流电中，光伏阵列的输出电压、输出电流、输出功率与Boost电路的输出功率、Boost电路输出电压分别如图9到图12所示，从图5-图12中可以看出本发明实施例3提供的可变步长扰动观察法响应速度和输出电压纹波方面更优于现有技术的定步长扰动观察法，且本发明实施例3提供的可变步长扰动观察法的光伏阵列的电压更加考虑最大功率点电压，说明本发明实施例3提供的可变步长扰动观察法在最大功率点处的振荡更小。
2)：由于光照对光伏阵列的影响远远大于温度，因此只讨论光照变化下本发明实施例3提供的可变步长扰动观察法控制光伏阵列输出直流电与现有技术中的定步长扰动观察法控制光伏阵列输出直流电各自的前级DC/DC变换器具体的最大功率跟踪的输出变化情况。设温度为25℃不变，初始光照为1000W/m2、60％的光照为600W/m2，1.2倍的光照为800W/m2，现有技术的定步长扰动观察法得到的光伏阵列的输出电压、输出电流、输出功率与Boost电路的输出功率、Boost电路输出电压分别如图13-图16所示，本发明提供的可变步长扰动观察法得到的光伏阵列的输出电压、光伏阵列的输出电流、光伏阵列的输出功率与Boost电路的输出功率、Boost电路输出电压分别如图17到图20所示，从图13-图20中可以看出虽然本发明实施例3提供的可变步长扰动观察法和现有技术提供的定补偿扰动观察法的动态响应速度相差不大，可变步长扰动观察法还是要略快于定补偿扰动观察法，可变步长扰动观察法的曲面比定补偿扰动观察法更加平滑，证明了可变步长扰动观察法也有效的抑制的电压纹波。
由上述1)和2)可知，可变步长扰动观察法在精度、响应速度、电压纹波方面比定补偿扰动观察法均有了提升，且可变步长扰动观察法变步长的产生使利用功率差值计算，算法中并未增加微分运算，因此运算量并未增加太多，所以在硬件成本方面依然较低。
后级DC/DC变换器采用定频开环控制方式对初次升压后的直流电进行二次升压，将每个单向LLC谐振变换器的驱动信号依次错开，从而使纹波能够相互抵消。
利用Simulink搭建500KW光伏直流升压变换系统，其中高压直流母线设定为70KV，LLC谐振变换器的组合方式为8个单向LLC谐振变换器输入并联输出串联，前级DC/DC变换器由20个25KW光伏子阵列并联，每个光伏子阵列都由独立的MPPT控制器，控制方法为可变步长扰动观察法。
(1)光伏阵列工作在标况下前级DC/DC变换器输出功率和后级DC/DC变换器的稳态输出功率如图21所示，从图21中可以看出后级DC/DC变换器种单向LLC谐振变换器的输出功率存在一定振荡，但总体来说输出功率小于前级光伏MPPT的输出功率，这是因为单向LLC谐振变换器会消耗一部分功率，导致功率的衰减，符合电路特性，另外由于整个系统的消耗，输出功率会略小于500KW。图22为后级DC/DC变换器的稳态输出电流示意图，说明光伏直流升压并网系统稳定地完成了功率传输。图23至图25为前级DC/DC变换器的输出电压、电流和功率，从图23-图25中看出输出电压先增大在减小至稳定，输出电流、功率则是启动初期先发生振荡然后增大，最后缓慢减小至稳定，0.35S后系统能基本保持稳定，其误差都在要求范围之内。
此外如图26所示为8个单向LLC谐振变换器开关器件的PWM信号，8组PWM信号依次错开1/16个开关周期即相位相差22.5°，图27为各个单向LLC谐振变换器的输出电压信号，从图27中可以看出各个单向LLC谐振变换器的输出电压错开与驱动信号相同的相位，这样可以通过纹波抵消以达到减少纹波的作用，若输出电压之间无相位差，则根据输出电压叠加可知若输出电压同一相位则总输出电压纹波会是单个单向LLC谐振变换器的8倍。
(2)当温度不变，光照发生变化时，分析整个光伏直流升压变换系统的响应情况：为了便于分析设置温度为25℃不变，初始光强为1000W/m2，在0.6S时使整体光伏阵列所接受光强变为800W/m2。图28至图30为温度不变且光照发生变化时的前级DC/DC变换器输出电压、电流和功率波形图，从图28-图30中很明显可以看出在60％的初始光强后由于光照的下降光伏阵列整体输出功率减少，但由于后级DC/DC变换器电压钳位的作用和电路固定电压增益的缘故，使得前级DC/DC变换器的输出电压即后级DC/DC变换器的输入侧保持稳定，只是光伏输出电流发生了减小从而导致功率传递的减小。
图31为光伏直流升压变换系统总输出电流波形图，图32分别为前级DC/DC变换器输出功率和后级DC/DC变换器输出功率波形图，可以看出由于光照下降使得整个光伏直流升压变换系统的输出功率减少，但由于输出侧直流电网的钳位，导致光伏输出侧电压基本保持不变，因此功率的变化由输出电流决定，60％的初始光强后输出功率减少，输出电流也就随之减少。
综合上述所有分析可知，在光伏直流升压变换系统这种大功率的场合，将可变步长扰动观察法与定频开环控制方式的交错控制结合起来使用，可以有效的提高光伏直流升压变换系统的工作效率，减少电压纹波，减少能量损耗，且这种方法可以扩展至大多数的光伏直流升压并网系统中，即前级采用改进扰动观察法进行最大功率点跟踪，后级对组合变换器采用交错控制进行升压，从而从光伏直流升压变换系统的两部分减少电压纹波，提高精度与传输效率。
为了描述的方便，以上装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种光伏直流升压变换系统，其特征在于，包括依次连接的光伏阵列、前级DC/DC变换器、后级DC/DC变换器和直流电网；
所述前级DC/DC变换器用于控制光伏阵列输出直流电，并将光伏阵列输出的直流电进行初次升压；
所述后级DC/DC变换器采用输入并联输出串联型结构，用于对初次升压后的直流电进行二次升压；
所述直流电网用于将二次升压后的直流电提供给用户。
2.根据权利要求1所述的光伏直流升压变换系统，其特征在于，所述后级DC/DC变换器包括多个单向LLC谐振变换器；
所述多个单向LLC谐振变换器的输入端并联，构成IPOS直流变换器的输入端，所述多个单向LLC谐振变换器的输出端并联，构成IPOS直流变换器的输出端。
3.根据权利要求2所述的光伏直流升压变换系统，其特征在于，所述单向LLC谐振变换器包括依次连接的低压侧换流器、谐振模块、高频变压器和高压侧换流器；
所述低压侧换流器的输入端连接前级变换器的输出端，所述高压侧换流器的输出端连接直流电网。
4.根据权利要求3所述的光伏直流升压变换系统，其特征在于，所述低压侧换流器为H桥结构，其包括第一半桥、第二半桥和低压母线电容Ci；
所述低压母线电容Ci连接于低压侧换流器的输入端；
所述第一半桥和第二半桥均包括位于上桥臂的IGBT模块和位于下桥臂的IGBT模块。
5.根据权利要求4所述的光伏直流升压变换系统，其特征在于，所述高压侧换流器为H桥结构，其包括第三半桥、第四半桥、高压母线均压电阻R1和高压母线均压电阻R2；
所述高压母线均压电阻R1和高压母线均压电阻R2串联后连接于高压侧换流器的输出端，且两者均与第四半桥的中点连接。
6.根据权利要求5所述的光伏直流升压变换系统，其特征在于，所述位于上桥臂的IGBT模块包括上IGBT和与上IGBT反并联的二极管；
所述位于下桥臂的IGBT模块包括下IGBT和与下IGBT反并联的二极管；
所述第三半桥包括位于上桥臂的二极管D5和位于下桥臂的二极管D6；
所述第四半桥包括位于上桥臂的高压母线电容C1和位于下桥臂的高压母线电容C2。
7.根据权利要求5所述的光伏直流升压变换系统，其特征在于，所述谐振模块包括谐振电感Lr、谐振电容Cr和激磁电感Lm；
所述高频变压器包括原边绕组和副边绕组；
所述激磁电感Lm与原边绕组并联，所述原边绕组的一端通过谐振电感Lr与第一半桥的中点连接，其另一端通过谐振电容Cr与第二半桥的中点连接；所述副边绕组一端与第三半桥的中点连接，其另一端与第四半桥的中点连接。
8.根据权利要求1所述的光伏直流升压变换系统，其特征在于，所述前级DC/DC变换器包括采用非隔离BOOST变换器。
9.一种光伏直流升压变换系统的控制方法，其特征在于，包括：
前级DC/DC变换器控制光伏阵列输出直流电，并将光伏阵列输出的直流电进行初次升压；
后级DC/DC变换器对初次升压后的直流电进行二次升压；
直流电网将二次升压后的直流电提供给用户；
其中，所述后级DC/DC变换器采用输入并联输出串联型结构。
10.根据权利要求9所述的光伏直流升压变换系统的控制方法，其特征在于，所述前级DC/DC变换器控制光伏阵列输出直流电，包括：
采集相邻两个采样周期内光伏阵列的输出电压和输出电流；
基于光伏阵列的输出电压和输出电流计算相邻两个采样周期内光伏阵列输出的功率变化量；
当光伏阵列输出的功率变化量大于0时，增大光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压；当光伏阵列输出的功率变化量小于0时，减小光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压；当光伏阵列输出的功率变化量等于0时，保持光伏阵列的输出电压不变。
11.根据权利要求10所述的光伏直流升压变换系统的控制方法，其特征在于，所述增大光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压，包括：
当光伏阵列输出的功率变化量的绝对值小于预设的功率阈值时，以减小步长的方式增大光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压；
当光伏阵列输出的功率变化量的绝对值大于预设的功率阈值时，以增大步长的方式增大光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压。
12.根据权利要求10所述的光伏直流升压变换系统的控制方法，其特征在于，所述减小光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压，包括：
当光伏阵列输出的功率变化量的绝对值小于预设的功率阈值时，以减小步长的方式减小光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压；
当光伏阵列输出的功率变化量的绝对值大于预设的功率阈值时，以增大步长的方式减小光伏阵列的输出电压，使光伏阵列的输出电压接近最大功率跟踪点处电压。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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