CN116800096B - 功率变换器的控制方法、功率变换器及光伏系统 - Google Patents

功率变换器的控制方法、功率变换器及光伏系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及光伏领域,特别是涉及功率变换器的控制方法、功率变换器及光伏系统。所述方法包括:在所述功率变换模块处于直通模式的情况下,对所述功率变换模块施加扰动,确定其对应连接的光伏直流电源的工作状态;若所述对应光伏直流电源处于第一工作状态,则控制所述功率变换模块从直通模式切换至斩波模式;其中,当所述光伏直流电源处于第一工作状态时,其输出功率与其输出电压呈正相关。本发明解决了光伏直流电源受遮挡等差异造成发电量减少的问题,提升光伏系统的转换效率。

Description

功率变换器的控制方法、功率变换器及光伏系统
技术领域
本申请涉及光伏领域,特别是涉及功率变换器的控制方法、功率变换器及光伏系统。
背景技术
由于太阳能的可再生性及清洁性,光伏发电技术得以迅猛发展。组串式光伏系统由于技术成熟、转换效率高、价格低廉等优势,在分布式光伏发电领域得到了广泛的应用。在分布式光伏系统中,经常存在遮挡、脏污等工况导致组件电流及功率失配,同一组串的光伏组件无法全部达到最大功率点,进而导致系统的最大功率点跟踪(Maximum Power PointTracking,MPPT)效率大幅降低。改进的方案中,在组串式系统中,为光伏组件配置优化器,通过优化器的MPPT功能,可以让所有光伏组件均能够以最大功率输出,从而提升系统MPPT效率。
优化器具备斩波和直通两种工作模式,当优化器工作在直通模式时,没有开关损耗,但优化器自身不具备调节输入电压的能力,需要靠组串逆变器的输入电压调节来让其接入的光伏组件工作在最大功率点;当优化器工作在斩波模式时,存在一定的开关损耗,但优化器通过调节其输入电压可以让接入的光伏组件工作在最大功率点。如何控制优化器,兼顾高的转换效率,实现最佳的系统性能,成为一个迫切需要解决的问题。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种功率变换器的控制方法、功率变换器及光伏系统。
第一方面,本发明实施例提出一种功率变换器的控制方法,所述功率变换器包括至少一个功率变换模块,所述方法包括:
在所述功率变换模块处于直通模式的情况下,对所述功率变换模块施加扰动,确定其对应连接的光伏直流电源的工作状态;
若所述光伏直流电源处于第一工作状态,则控制所述功率变换模块从直通模式切换至斩波模式;其中,当所述光伏直流电源处于第一工作状态时,其输出功率与其输出电压呈正相关。
在一实施例中,若所述功率变换模块的输入功率或输出功率的变化方向与其输入电压的变化方向一致,则所述光伏直流电源处于第一工作状态。
在一实施例中,若所述功率变换模块的输入功率或输出功率的变化方向与其输入电压的变化方向一致,且通过施加扰动寻找到的所述光伏直流电源的最大功率点所对应的所述功率变换模块的输入功率与施加扰动前的输入功率的差值大于第一预设值,则所述光伏直流电源处于第一工作状态。
在一实施例中,若所述功率变换模块的输入功率或输出功率的变化方向与其输入电压的变化方向一致,且通过施加扰动寻找到的所述光伏直流电源的最大功率点所对应的所述功率变换模块的输出功率与施加扰动前的输出功率的差值大于第二预设值,则所述光伏直流电源处于第一工作状态。
在一实施例中,连续性或周期性对所述功率变换模块施加扰动以寻找到所述光伏直流电源的最大功率点,其中,周期性对所述功率变换模块施加扰动时,在各周期内连续施加至少两次扰动,其中,在后一周期第一次扰动时,直接将光伏直流电源的工作点扰动至相邻前一周期内最后一次扰动所对应的工作点。
在一实施例中,连续施加多次扰动,基于相邻两次扰动下的所述功率变换模块的输出功率确定所述功率变换模块的输出功率的变化方向与其输入电压的变化方向是否一致。
在一实施例中,所述对所述功率变换模块的施加扰动包括对所述功率变换模块的输入电压、输入电流、开关管的占空比中的任意一种施加扰动。
在一实施例中,在直通模式下,每隔一定时间对所述功率变换模块施加扰动,根据所述功率变换模块的响应,确定其对应连接的光伏直流电源的工作状态。
在一实施例中,所述方法还包括:
在所述功率变换模块处于斩波模式的情况下,控制所述功率变换模块进行最大功率点跟踪。
在一实施例中,所述方法还包括:
在所述功率变换模块处于斩波模式的情况下,若所述功率变换模块的开关管的占空比大于预设占空比,则控制所述功率变换模块从斩波模式切换至直通模式。
第二方面,本发明实施例提出一种功率变换器,包括至少一个功率变换模块以及与所述至少一个功率变换模块连接的控制器,所述控制器用于执行如第一方面所述的功率变换器的控制方法。
在一实施例中,所述功率变换模块为buck型DC/DC变换电路。
第三方面,本发明实施例提出一种光伏系统,包括多个如第二方面所述的功率变换器、至少一个光伏直流电源和至少一个逆变器。
在一实施例中,在所述功率变换模块处于直通模式时,所述逆变器控制所述功率变换模块所连接的光伏直流电源工作在最大功率点。
相比于现有技术,本申请的控制方法、功率变换器及光伏系统,在所述功率变换模块处于直通模式的情况下,对所述功率变换模块施加扰动,确定其对应连接的光伏直流电源的工作状态,若所述对应光伏直流电源处于第一工作状态,则控制所述功率变换模块从直通模式切换至斩波模式,本申请可以快速的判断出光伏直流电源的工作点位置,及时切换功率变换模块的工作模式,使光伏直流电源保持工作在最大功率点,避免功率损失,提升光伏系统的转换效率。
附图说明
图1为本申请提供的一实施例中光伏系统的结构示意图;
图2为本申请提供的一实施例中功率变换器的结构示意图;
图3为本申请提供的另一实施例中功率变换器的结构示意图;
图4为本申请提供的又一实施例中功率变换器的结构示意图;
图5为本申请提供的一实施例中功率变换器的控制方法的流程示意图;
图6为本申请提供的一实施例中光伏直流电源的工作曲线示意图;
图7为本申请提供的一实施例中施加扰动时功率变换模块的工作波形示意图;
图8为本申请提供的另一实施例中施加扰动时功率变换模块的工作波形示意图;
图9为本申请提供的一实施例中功率变换模块的工作波形示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行描述和说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。此外,还可以理解的是,虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的,然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言,在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计,制造或者生产等变更只是常规的技术手段,不应当理解为本申请公开的内容不充分。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是,本申请所描述的实施例在不冲突的情况下,可以与其它实施例相结合。
除非另作定义,本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制,可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含;例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可以还包括没有列出的步骤或单元,或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电气的连接,不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“A和/或B”可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象,不代表针对对象的特定排序。
图1为本申请提供的一实施例中光伏系统的结构示意图。如图1所示,该光伏系统包括串联连接的多个功率变换器20、与功率变换器20的输入端相应连接的光伏直流电源10,以及与多个功率变换器20串联连接所形成的光伏组串连接的逆变器30。
光伏直流电源10,用于提供直流电,其可以是单个光伏组件、串联和/或并联连接的多个光伏组件、串联和/或并联连接的多个光伏电池子串。
功率变换器20可以实现功率变换,例如通过采用MPPT控制算法和输入电压环路控制产生控制信号,控制功率变换器20中开关器件的占空比,以调节功率变换器20的输入电压,使得其输入端连接的光伏直流电源工作在最大功率点,实现最大功率点跟踪。
优选的,功率变换器20可以采用buck型DC/DC变换,但不限于此。
在一实施例中,如图2所示,功率变换器20包括功率变换模块201以及控制器202,功率变换模块201包括主开关管S1、续流管D、电感L1、电容Cin、电容Cout,功率变换模块201的输入端连接相应的光伏直流电源10,控制器202用于控制功率变换模块201中主开关管S1的工作状态。
控制器202包括MPPT计算单元、PWM控制单元等,其中,MPPT计算单元用于计算光伏直流电源的最大功率点,PWM控制单元用于产生控制所述功率变换模块201中的主开关管S1的控制信号。
在替代实施例中,如图3所示,可以用开关管S2替代上述实施例中续流管D,以降低续流损耗。
在另一实施例中,如图4所示,功率变换器20具有多个输入端口,该功率变换器20包括多个串联/并联的功率变换模块201以及与多个功率变换模块201连接的控制器202,功率变换器20的每个输入端口连接一个光伏直流电源10和一个功率变换模块201。其中一功率变换模块201包括主开关管S1、开关管S2、电感L1、电容Cin1、电容Cout1,另一功率变换模块201包括主开关管S3、开关管S4、电感L2、电容Cin2、电容Cout2。
当功率变换器20的功率变换模块201工作在直通模式时,主开关管S1的占空比为1,控制器202控制主开关管S1处于常通状态,此时逆变器30控制功率变换模块201所对应连接的光伏直流电源工作在最大功率点,例如逆变器30通过调节功率变换模块201的输入电压来让其接入的光伏直流电源10工作在最大功率点;当功率变换器20的功率变换模块201工作在斩波模式时,控制器202进行MPPT控制,控制功率变换模块201所对应连接的光伏直流电源10工作在最大功率点。
基于上述功率变换器,本申请提出一种功率变换器的控制方法,如图5所示,所述方法包括:
S502:在所述功率变换模块处于直通模式的情况下,对所述功率变换模块施加扰动,确定其对应连接的光伏直流电源的工作状态。
其中,所述对所述功率变换模块的施加扰动包括对所述功率变换模块的输入电压、输入电流、开关管的占空比中的任意一种施加扰动。本申请以对所述功率变换模块的输入电压施加扰动为例说明。
由于功率变换模块与所述光伏直流电源一一对应连接,功率变换模块的输入电压即为光伏直流电源的输出电压,功率变换模块的输入功率即为光伏直流电源的输出功率,在对所述功率变换模块施加扰动之后,光伏直流电源随之响应,功率变换模块的电气参数也会发生变化,例如其输入电压、输入功率、输出功率、输入电流等。具体的,施加扰动后,光伏直流电源的工作点发生变化,功率变换模块的输入功率等也随之发生了变化,也即光伏直流电源的输出功率等也发生了变化。因此,通过对功率变换模块施加扰动,根据其响应结果可以确定其对应连接的光伏直流电源的工作状态。
S504:若所述对应光伏直流电源处于第一工作状态,则控制所述功率变换模块从直通模式切换至斩波模式;其中,当所述光伏直流电源处于第一工作状态时,其输出功率与其输出电压呈正相关。
图6为本申请提供的一实施例中光伏直流电源的工作曲线示意图。如图6中伏直流电源的P-V曲线所示,当光伏直流电源的输出电压为VMPP时,其输出功率最大,为PMPP。当光伏直流电源的功率点处于最大功率点(VMPP,PMPP)的左侧时,其输出功率与其输出电压呈正相关;当光伏直流电源的功率点处于最大功率点(VMPP,PMPP)的右侧时,其输出功率与其输出电压呈负相关。
在所述功率变换模块处于直通模式的情况下,若所述对应光伏直流电源处于第一工作状态,也就是说此时若功率变换模块工作在斩波模式能够输出更大功率,则控制所述功率变换模块从直通模式切换至斩波模式,提升光伏直流电源的输出功率,从而提升光伏系统的转换效率。
进一步地,在所述功率变换模块处于直通模式的情况下,若所述对应光伏直流电源不处于第一工作状态,则控制所述功率变换模块保持直通模式。
进一步地,在所述功率变换模块处于斩波模式的情况下,控制所述功率变换模块进行最大功率点跟踪,以实现光伏直流电源的最大功率输出,以达到光伏系统的最大转换效率。
所述的进行最大功率点跟踪的方法例如为爬山法、三点法、电导增量法等。
进一步地,每隔一定时间对所述功率变换模块施加扰动,根据所述功率变换模块的响应,确定其对应连接的光伏直流电源的工作状态,以实现功率变换模块的工作模式的及时切换。
在一实施例中,若所述功率变换模块的输入功率或输出功率的变化方向与其输入电压的变化方向一致,则所述对应光伏直流电源处于第一工作状态。
由于功率变换模块的输入电压即所连接的光伏直流电源的输出电压,且功率变换模块的输入功率即所连接的光伏直流电源的输出功率,因此在功率变换模块的输入功率或输出功率的变化方向与其输入电压的变化方向一致的情况下,能够确定对应光伏直流电源处于第一工作状态。
其中,变化方向包括增大的方向和减小的方向。
在一具体实施例中,在功率变换模块处于直通模式下,记录当前输入功率,然后对功率变换模块的输入电压施加扰动,例如通过输入电压的PI控制环路向输入电压增大的方向扰动一个步长,稳定后,获取扰动后的输入功率,然后比较扰动前的输入功率值与扰动后的输入功率值的大小,若后者大于前者,则说明输入功率的变化方向与其输入电压的变化方向一致,该光伏直流电源处于第一工作状态。
在一示例实施例中,如图6和图7所示,当光伏直流电源工作在A点(V0,Pin0),增大功率变换器的功率变换模块的输入电压,将光伏直流电源的工作点由A点扰动至B点(V1,Pin1),在B点,功率变换模块的输入功率为Pin1,当Pin1大于Pin0,则判定功率变换模块的输入功率的变化方向与其输入电压的变化方向一致,该光伏直流电源处于第一工作状态。
替代的,结合图6所示的光伏直流电源的I-V曲线,可以对功率变换模块向输入电流减小的方向施加扰动,可以达到相同的效果,在此不再赘述。
替代的,通过调节功率变换模块201的主开关管S1的占空比可以调节功率变换模块201的输入电压和输入电流,因此通过对主开关管S1的占空比施加扰动可以达到相同的效果,在此不再赘述。
为进行资源及成本的节约,在一些实施方式中,只对功率变换模块的输出电流进行了采样,根据其输出电流和输出电压进行MPPT计算,由于存在开关损耗,当光伏直流电源的工作点在其P-V曲线的最大功率点的左侧时,会出现高输入电压点对应的功率模块的输出功率值反而比低输入电压点对应的功率模块的输出功率值小的情况,如图7所示,其中,Vin为一功率模块的输入电压,Pout为其输出功率,Pin为其输入功率,功率变换模块的输入电压V1大于V0,但其输出功率Pout1小于Pout0,因此可能会造成误判。
基于此,在另一实施例中,对于通过功率变换模块的输出功率的变化方向与其输入电压的变化方向来判断该光伏直流电源是否处于第一工作状态,可以连续施加多次扰动,基于相邻两次扰动下的所述功率变换模块的输出功率确定所述功率变换模块的输出功率的变化方向与其输入电压的变化方向是否一致。
在一示例实施例中,如图6和图7所示,当光伏直流电源工作在A点(V0,Pin0),增大功率变换器的功率变换模块的输入电压,将光伏直流电源的工作点由A点扰动至B点(V1,Pin1),此时B点光伏直流电源的输出功率为Pin1(功率变换模块对应的输出功率为Pout1),再将光伏直流电源的工作点由B点扰动至C点(V2,Pin2),此时光伏直流电源的输出功率为Pin2(功率变换模块对应的输出功率为Pout2),若Pout2大于Pout1,则判定功率变换模块的输出功率的变化方向与其输入电压的变化方向一致,该光伏直流电源处于第一工作状态,由此消除了开关损耗的影响。
由于存在开关损耗,若功率变换模块从直通模式切换至斩波模式,可能会出现切换后的光伏直流电源在最大功率点处对应的功率变换模块的输出功率小于切换当前功率变换模块的输出功率。在此种情况下,若控制所述功率变换模块从直通模式切换至斩波模式,则会降低功率变换模块的输出功率,导致光伏系统的转换效率降低。
基于此,在一实施例中,若所述功率变换模块的输入功率或输出功率的变化方向与其输入电压的变化方向一致,且所述光伏直流电源的最大功率点对应的所述功率变换模块的输入功率与施加扰动前的输入功率的差值大于第一预设值,则判定所述对应光伏直流电源处于第一工作状态,控制所述功率变换模块从直通模式切换至斩波模式;否则控制所述功率变换模块保持工作在直通模式,避免上述切换至斩波模式反而降低了功率变换模块的输出功率的情况,以提升光伏系统的转换效率。
在另一实施例中,若所述功率变换模块的输入功率或输出功率的变化方向与其输入电压的变化方向一致,且所述光伏直流电源的最大功率点对应的所述功率变换模块的输出功率与施加扰动前的输出功率的差值大于第二预设值,则判定所述对应光伏直流电源处于第一工作状态,控制所述功率变换模块从直通模式切换至斩波模式;否则控制所述功率变换模块保持工作在直通模式,避免上述切换至斩波模式反而降低了光伏直流电源的输出功率的情况,以提升光伏系统的转换效率。
在一具体实施例中,可对所述功率变换模块多次施加扰动找到光伏直流电源的最大功率点,本实施例以对功率变换模块的输入电压Vin施加扰动为例说明。
以下将结合图8表述:t0时刻施加第一次扰动,将功率变换模块的输入电压从V0扰动至V1,对应的功率变换模块的输出功率为Pout1,在t1时刻施加第二次扰动,将输入电压V1扰动至V2,对应的功率变换模块的输出功率为Pout2,由图可知Pout2>Pout1,且Pout2>Pout0,重复施加扰动,在t4时刻,将功率变换器的功率变换模块的输入电压从Vn-1扰动至Vn,对应的功率变换模块的输出功率为Poutn,由图可知Pout(n-1)>Poutn,可确定(Vn-1,Pout(n-1))即为最大功率点。
若Pout(n-1)和Pout0的差值大于第一预设值,则控制所述功率变换模块从直通模式切换至斩波模式;否则控制所述功率变换模块保持工作在直通模式。
在另一具体实施例中,可以周期性对所述功率变换模块施加扰动直至寻找到光伏直流电源的最大功率点,即可以每隔一定时间,对所述功率变换模块施加多次扰动判断光伏直流电源是否工作在最大功率点,直至寻找到最大功率点。较优的,在每个扰动周期,若最后一次扰动点的功率变换模块的输出功率大于扰动前的功率变换模块的输出功率且大于前一次扰动点的功率变换模块的输出功率,则经过一定时间间隔后,进入下一扰动周期开始扰动时,可直接将光伏直流电源的工作点扰动至上一个扰动周期的最后一次扰动点。
以下将结合图9表述:t0时刻施加第一次扰动,将功率变换器的功率变换模块的输入电压从V0扰动至V1,对应的功率变换模块的输出功率为Pout1,在t1时刻施加第二次扰动,将输入电压V1扰动至V2,对应的功率变换模块的输出功率为Pout2,由图可知Pout2>Pout1,且Pout2>Pout0,在t2时刻功率变换模块的输入电压切换为V0,经过一定时间后,再次施加扰动,即在t3时刻,将功率变换器的功率变换模块的输入电压从V0直接扰动至V2,对应的功率变换模块的输出功率为Pout2,在t4时刻再次施加扰动将功率变换模块的输入电压从V2直接扰动至V3,对应的功率变换模块的输出功率为Pout3,由图9可知Pout3>Pout2,经过多次扰动判断后,在t6时刻,将功率变换模块的输入电压从V0直接扰动至Vn-1,对应的功率变换模块的输出功率为Pout(n-1),在t7时刻,将功率变换器的功率变换模块的输入电压从Vn-1直接扰动至Vn,对应的功率变换模块的输出功率为Poutn,由图9可知Pout(n-1)>Poutn,可确定(Vn-1,Pout(n-1))即为最大功率点。
若Pout(n-1)和Pout0的差值大于第二预设值,则控制所述功率变换模块从直通模式切换至斩波模式;否则控制所述功率变换模块保持工作在直通模式。
在一实施例中,在所述功率变换模块处于斩波模式的情况下,若所述功率变换模块的开关管的占空比大于预设占空比,则控制所述功率变换模块从斩波模式切换至直通模式,由于直通模式时不存在开关损耗,可以提升转换效率。
优选的,若所述功率变换模块的开关管的占空比大于预设占空比且保持一定时间,则控制所述功率变换模块从斩波模式切换至直通模式。
根据本发明的实施例,还提供了对应于上述控制方法的一种功率变换器。参见图2-图4所示本申请提供的一些实施例中功率变换器的结构示意图。
根据本发明的实施例,还提供了对应于上述控制方法的一种光伏系统。参见图1所示本申请提供的一实施例中光伏系统的结构示意图。
由于上述实施例的功率变换器、光伏系统所实现的处理及功能相应于前述控制方法的实施例、原理和实例,故本实施例的描述中未详尽之处,可以参见前述实施例中的相关说明,在此不做赘述。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种功率变换器的控制方法,所述功率变换器包括至少一个功率变换模块,其特征在于,所述方法包括:
在所述功率变换模块处于直通模式的情况下,对所述功率变换模块施加扰动改变其对应连接的光伏直流电源的工作点,以确定所述光伏直流电源的工作状态;
若所述光伏直流电源处于第一工作状态,则控制所述功率变换模块从直通模式切换至斩波模式;其中,当所述光伏直流电源处于第一工作状态时,其输出功率与其输出电压呈正相关。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,若所述功率变换模块的输入功率或输出功率的变化方向与其输入电压的变化方向一致,则所述光伏直流电源处于第一工作状态。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,若所述功率变换模块的输入功率或输出功率的变化方向与其输入电压的变化方向一致,且通过施加扰动寻找到的所述光伏直流电源的最大功率点所对应的所述功率变换模块的输入功率与施加扰动前的输入功率的差值大于第一预设值,则所述光伏直流电源处于第一工作状态。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,若所述功率变换模块的输入功率或输出功率的变化方向与其输入电压的变化方向一致,且通过施加扰动寻找到的所述光伏直流电源的最大功率点所对应的所述功率变换模块的输出功率与施加扰动前的输出功率的差值大于第二预设值,则所述光伏直流电源处于第一工作状态。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法,其特征在于,连续性或周期性对所述功率变换模块施加扰动以寻找到所述光伏直流电源的最大功率点,其中,周期性对所述功率变换模块施加扰动时,在各周期内连续施加至少两次扰动,其中,在后一周期第一次扰动时,直接将光伏直流电源的工作点扰动至相邻前一周期内最后一次扰动所对应的工作点。
6.根据权利要求2至权利要求4中任一项所述的方法,其特征在于,连续施加多次扰动,基于相邻两次扰动下的所述功率变换模块的输出功率确定所述功率变换模块的输出功率的变化方向与其输入电压的变化方向是否一致。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对所述功率变换模块的施加扰动包括对所述功率变换模块的输入电压、输入电流、开关管的占空比中的任意一种施加扰动。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在直通模式下,每隔一定时间对所述功率变换模块施加扰动,根据所述功率变换模块的响应,确定其对应连接的光伏直流电源的工作状态。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
在所述功率变换模块处于斩波模式的情况下,控制所述功率变换模块进行最大功率点跟踪。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
在所述功率变换模块处于斩波模式的情况下,若所述功率变换模块的开关管的占空比大于预设占空比,则控制所述功率变换模块从斩波模式切换至直通模式。
11.一种功率变换器,包括至少一个功率变换模块以及与所述至少一个功率变换模块连接的控制器,所述控制器用于执行如权利要求1至权利要求10任一项所述的功率变换器的控制方法。
12.根据权利要求11所述的功率变换器,其特征在于,所述功率变换模块为buck型DC/DC变换电路。
13.一种光伏系统,包括多个如权利要求11所述的功率变换器、与所述功率变换器连接的至少一个光伏直流电源和至少一个逆变器。
14.根据权利要求13所述的光伏系统,其特征在于,在所述功率变换模块处于直通模式时,所述逆变器控制所述功率变换模块所对应连接的光伏直流电源工作在最大功率点。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117240057B (zh) * 2023-11-09 2024-03-26 杭州禾迈电力电子股份有限公司 功率变换器及其控制方法、光伏发电系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104022734A (zh) * 2014-06-24 2014-09-03 西华大学 一种光伏发电控制方法、处理器及系统
CN107359792A (zh) * 2017-09-11 2017-11-17 阳光电源股份有限公司 一种功率优化器及其控制方法和控制装置
CN109787289A (zh) * 2019-03-15 2019-05-21 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 功率变换系统、光伏优化器及功率跟踪方法
CN113422388A (zh) * 2021-07-29 2021-09-21 阳光电源股份有限公司 一种光伏系统、直流电源及其模式切换方法
CN114967824A (zh) * 2022-06-15 2022-08-30 阳光电源(上海)有限公司 一种光伏发电系统及其最大功率点跟踪方法
CN116566198A (zh) * 2023-07-07 2023-08-08 江苏旭迈思能源科技有限公司 直通与功率变换双模式的功率优化装置及集成控制电路

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8058752B2 (en) * 2009-02-13 2011-11-15 Miasole Thin-film photovoltaic power element with integrated low-profile high-efficiency DC-DC converter

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104022734A (zh) * 2014-06-24 2014-09-03 西华大学 一种光伏发电控制方法、处理器及系统
CN107359792A (zh) * 2017-09-11 2017-11-17 阳光电源股份有限公司 一种功率优化器及其控制方法和控制装置
CN109787289A (zh) * 2019-03-15 2019-05-21 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 功率变换系统、光伏优化器及功率跟踪方法
CN113422388A (zh) * 2021-07-29 2021-09-21 阳光电源股份有限公司 一种光伏系统、直流电源及其模式切换方法
CN114967824A (zh) * 2022-06-15 2022-08-30 阳光电源(上海)有限公司 一种光伏发电系统及其最大功率点跟踪方法
CN116566198A (zh) * 2023-07-07 2023-08-08 江苏旭迈思能源科技有限公司 直通与功率变换双模式的功率优化装置及集成控制电路

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Evaluation of Predictive Direct Current and Direct Power Control for Grid-connected PV Systems;Mostafa Ahmed et al.;2020 5th IEEE Workshop on the Electronic Grid (eGRID);第1-6页 *
新能源发电串联分布式高能效变换系统;吴红飞等;中国电机工程学报;第32卷(第33期);第1-6页 *

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