CN117578594B - 一种光伏双级变换器系统的控制方法及装置 - Google Patents

一种光伏双级变换器系统的控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏双级变换器系统的控制方法及装置,该方法在DC/DC变换器控制中同时具备PV控制和MPPT控制,在DC/AC变换器控制中有功功率参考值Pref通过电压环或者光伏最大输出功率的参考值选择,根据运行步骤无缝投切光伏双级逆变器控制模式,在光伏没有配置储能的情况下,所述具备虚拟储能功能的光伏双级变换器控制方法能够实现调频调压功能,使得光伏双级变换器系统具备一定有功功率调节和惯性支撑能力。

Description

一种光伏双级变换器系统的控制方法及装置
技术领域
本发明涉及光伏双级变换器控制技术领域,尤其涉及一种光伏双级变换器系统的控制方法及装置。
背景技术
随着光伏渗透率提高,光伏等新能源大规模构网导致电力系统从传统集中式发电转变为分布式发电,为系统提供惯性和阻尼的同步发电机组相对容量减小,致使电力系统的惯性较少。系统出现扰动时,电网调节能力难以保证系统的稳定运行。
在过去的几年中,针对光伏构网逆变器控制的研究逐渐从单一的最大功率点跟踪扩展到更复杂的方向,其中之一就是惯性支撑(Inertia Support)。惯性支撑是指在电力系统中,逆变器可以通过模拟传统发电机的惯性行为,提供一定程度的电力系统惯性,以维持系统频率的稳定。迫切需要光伏发电系统主动参与电网频率调节,然而目前光伏发电系统多以最大功率跟踪方式构网,并且由于储能成本过高,很多光伏发电不配备储能装置,导致其不具备有功调频能力。因此,研究人员开始关注如何通过光伏构网逆变器的控制策略来提供系统惯性支撑,以保持系统的频率稳定。
因此,亟需一种新的光伏双级变换器系统的控制方案。
发明内容
本发明提供一种光伏双级变换器系统的控制方法及装置,以能够实现调频调压功能,使得光伏双级变换器系统具备一定有功功率调节和惯性支撑能力。
第一方面,本发明提供了一种光伏双级变换器系统的控制方法,所述光伏双级变换器系统包括光伏阵列、双级变换器、LC滤波器、交流电网、DC/DC变换器控制模块和DC/AC变换器控制模块,所述双级变换器包括DC/DC变换器和DC/AC变换器;所述方法包括:
获取所述光伏阵列的电流数据、电压数据,以及,根据所述电流数据、所述电压数据确定所述光伏阵列的功率数据;
若所述光伏阵列的电压数据和功率数据满足第一预设条件,则确定所述双级变换器处于系统启动阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;
若检测到所述双级变换器、所述LC滤波器和所述交流电网满足并网条件,且所述光伏阵列的功率数据满足第二预设条件,则确定所述双级变换器处于系统构网阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用MPPT控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;若所述双级变换器处于系统构网阶段时,获取到所述光伏阵列的新的最大功率,则将所述双级变换器从系统构网阶段切换为虚拟储能调频阶段;
若所述双级变换器处于虚拟储能调频阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用根据光伏最大功率给定有功功率参考值的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;若所述光伏双级变换器系统在所述虚拟储能调频阶段中运行预设时长,将所述双级变换器从虚拟储能调频阶段切换为系统构网阶段。
第二方面,本发明提供了一种光伏双级变换器系统的控制装置,所述光伏双级变换器系统包括光伏阵列、双级变换器、LC滤波器、交流电网、DC/DC变换器控制模块和DC/AC变换器控制模块,所述双级变换器包括DC/DC变换器和DC/AC变换器;所述装置包括:
数据获取单元,用于获取所述光伏阵列的电流数据、电压数据,以及,根据所述电流数据、所述电压数据确定所述光伏阵列的功率数据;
第一控制单元,用于若所述光伏阵列的电压数据和功率数据满足第一预设条件,则确定所述双级变换器处于系统启动阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;
第二控制单元,用于若检测到所述双级变换器、所述LC滤波器和所述交流电网满足并网条件,且所述光伏阵列的功率数据满足第二预设条件,则确定所述双级变换器处于系统构网阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用MPPT控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;若所述双级变换器处于系统构网阶段时,获取到所述光伏阵列的新的最大功率,则将所述双级变换器从系统构网阶段切换为虚拟储能调频阶段;
第三控制单元,用于若所述双级变换器处于虚拟储能调频阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用根据光伏最大功率给定有功功率参考值的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;若所述光伏双级变换器系统在所述虚拟储能调频阶段中运行预设时长,将所述双级变换器从虚拟储能调频阶段切换为系统构网阶段。
第三方面,本发明提供了一种可读介质,包括执行指令,当电子设备的处理器执行所述执行指令时,所述电子设备执行如第一方面中任一所述的方法。
第四方面,本发明提供了一种电子设备,包括处理器以及存储有执行指令的存储器,当所述处理器执行所述存储器存储的所述执行指令时,所述处理器执行如第一方面中任一所述的方法。
由上述技术方案可以看出,本申请提供了一种光伏双级变换器系统的控制方法,所述光伏双级变换器系统包括光伏阵列、双级变换器、LC滤波器、交流电网、DC/DC变换器控制模块和DC/AC变换器控制模块,所述双级变换器包括DC/DC变换器和DC/AC变换器;所述方法包括:获取所述光伏阵列的电流数据、电压数据,以及,根据所述电流数据、所述电压数据确定所述光伏阵列的功率数据;若所述光伏阵列的电压数据和功率数据满足第一预设条件,则确定所述双级变换器处于系统启动阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;若检测到所述双级变换器、所述LC滤波器和所述交流电网满足并网条件,且所述光伏阵列的功率数据满足第二预设条件,则确定所述双级变换器处于系统构网阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用MPPT控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;若所述双级变换器处于系统构网阶段时,获取到所述光伏阵列的新的最大功率,则将所述双级变换器从系统构网阶段切换为虚拟储能调频阶段;若所述双级变换器处于虚拟储能调频阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用根据光伏最大功率给定有功功率参考值的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;若所述光伏双级变换器系统在所述虚拟储能调频阶段中运行预设时长,将所述双级变换器从虚拟储能调频阶段切换为系统构网阶段。可见,该控制方法在DC/DC变换器控制中同时具备PV控制和MPPT控制,在DC/AC变换器控制中有功功率参考值Pref通过电压环或者光伏最大输出功率的参考值选择,根据运行步骤无缝投切光伏双级逆变器控制模式,在光伏没有配置储能的情况下,所述具备虚拟储能功能的光伏双级变换器控制方法能够实现调频调压功能,使得光伏双级变换器系统具备一定有功功率调节和惯性支撑能力。
上述的非惯用的优选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种光伏双级变换器系统的控制方法的流程示意图;
图2为本发明一种光伏双级变换器系统的系统架构示意图;
图3为本发明一种双级变换器的电压数据与功率数据的变化趋势示意图;
图4为本发明一实施例提供的一种光伏双级变换器系统的控制装置的结构示意图;
图5为本发明一实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合具体实施例及相应的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面结合附图,详细说明本发明的各种非限制性实施方式。
参见图1,示出了本发明实施例中的一种光伏双级变换器系统的控制方法。其中,所述光伏双级变换器系统的控制方法应用于所述光伏双级变换器系统,如图2所示,所述光伏双级变换器系统包括光伏阵列、双级变换器、LC滤波器、交流电网、DC/DC变换器控制模块和DC/AC变换器控制模块,所述双级变换器包括DC/DC变换器和DC/AC变换器。
如图2所示,本发明中的光伏双级变换器构网系统主电路拓扑主要由光伏阵列、双级变换器、LC滤波器及交流电网四个部分组成,其中双级变换器包括初级侧DC/DC变换器和次级侧DC/AC变换器,Lf和Cf是LC滤波器的滤波电感和电容,Lg、LT、Ll是构网变压器感性参数,Rl是交流线路电阻参数。图2中双级变换器的控制环包括DC/DC变换器控制环和DC/AC变换器控制环。其中DC/DC变换器控制环中,Vbus、Vpv、Ipv、Vref及Iref分别是直流母线电压、光伏输出电压、光伏输出电流、直流母线参考电压和光伏输出参考电流;在DC/AC变换器控制环中,Pmax、Pref、Qref、P、Q、ωref、θ、iabc、vabc、Uq、Ud、Vq、Vd、Iqref、Idref、Iq及Id分别是光伏最大输出功率、有功功率参考值、无功功率参考值、有功功率、无功功率、角频率、相位角、三相相电流、三相相电压、dq轴中q轴参考电压、d轴参考电压、q轴电压、d轴电压、q轴参考电流、d轴参考电流、q轴电流及d轴电流。
本申请提供的具备虚拟储能功能的光伏双级变换器控制方法的原理是通过降低有功功率参考值Pref,使光伏双级变换器工作在光伏发电输出特性曲线(即图3所示的曲线)最大功率点的右侧,留有有功功率部分裕量,使得光伏双级变换器能够支持调频支撑;具体地,最大功率点M为界,在左半平面dP/dU>0,在右半平面dP/dU<0;如图3所示,由物理意义可知,当光伏双级变换器运行在左半平面时,若增大功率,电压随之增大,若减小功率,电压随之减小,在左半平面功率和电压关系为正反馈;当光伏双级变换器运行在右半平面时,若增大功率,电压随之减小,若减小功率,电压随之增大,在右半平面功率和电压为负反馈;对光伏系统而言,正反馈意味着不稳定,因此左半平面为不稳定区域,右半平面为稳定区域;并且在右侧工作时,工作点的功率低于M点光伏最大功率,留有一定的有功功率裕量,因此在右侧可以通过调整有功功率来调节频率。如图3所示,为光伏发电输出特性曲线,图中B点设为具备虚拟储能功能的工作点,B点选取根据系统预留光伏输出功率容量来选择,本发明设定范围为0.8~0.9倍的光伏最大输出功率,B点可以描述为光伏双级变换器工作在具备虚拟储能功能的工作点;Vpv和Ppv分别为光伏输出电压和输出功率,M点为光伏输出最大功率点,VOC为光伏输出开路电压,PO为B点瞬时功率,其中,本申请中的所有光伏输出均指光伏阵列或者光伏板的直接输出。为保证系统稳定运行,要求dPpv/dUpv<0,因此光伏的稳定工作区域在最大效率点M的右侧阴影区。
光伏双级逆变器具备虚拟储能功能的运行机制主要分为3个过程:启动过程,构网过程,虚拟储能调频过程。如图3所示,启动过程:光伏双级逆变器开始工作在A点,并由A点向M点移动;构网过程:光伏双级逆变器构网后运行在工作M点,进行最大功率点跟踪,获取最大工作功率Pmax;虚拟储能调频过程:光伏双级逆变器由M点移动到B点,在B点附近工作,实现惯性和阻尼支撑。每隔预设时长(例如10分钟)由虚拟储能调频过程切换到构网过程,获取并更新最大功率Pmax,再切换回虚拟储能调频过程进行工作。其中,A点可以描述为光伏阵列开路输出电压的点,也可以理解为光伏板未带载或构网时的输出电压。
在本实施例中,所述方法例如可以包括以下步骤:
S101:获取所述光伏阵列的电流数据、电压数据,以及,根据所述电流数据、所述电压数据确定所述光伏阵列的功率数据。
在本实施例中,可以先获取所述光伏阵列的电流数据、电压数据,然后,可以根据所述电流数据、所述电压数据确定所述光伏阵列的功率数据。例如,可以实时采集光伏电池(即光伏阵列)的输出电压Vpv、输出电流Ipv、初级侧DC/DC变换器输出直流母线电压Vbus、次级侧DC/AC的输出三相电压输出电压vabc和输出电流iabc,并对采样值进行处理,通过锁相环模块将abc轴的三相电压值转换到dq轴上,分别为d轴电压Vd、q轴电压Vq、d轴电流Id和q轴电流Iq,同时获取光伏电池的输出功率Ppv。其中,光伏电池的输出功率计算式为
S102:若所述光伏阵列的电压数据和功率数据满足第一预设条件,则确定所述双级变换器处于系统启动阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制。
在本实施例中,所述第一预设条件为所述光伏阵列的电压数据为小于或等于所述光伏阵列未带载的输出电压,且所述光伏阵列的功率数据小于所述光伏阵列的最大功率。若所述光伏阵列的电压数据和功率数据满足第一预设条件,则可以确定所述双级变换器处于系统启动阶段。
在双级变换器处于系统启动阶段时,可以通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制。具体地,在所述DC/DC变换器控制模块中,实测直流母线电压Vbus与参考电压Vref经过第一积分PI环得到电流内环参考电流Iref,所述电流内环参考电流Iref与实测光伏输出电流Ipv经过电流PI环得到所述DC/DC变换器的第一控制信号;所述DC/DC变换器控制模块将所述第一控制信号向所述DC/DC变换器发送,以利用所述第一控制信号对所述DC/DC变换器实现PV控制。例如,如图2所示,初级侧DC/DC变换器控制环中选择开关处于1,DC/DC变换器采用PV控制模式,实测直流母线电压Vbus与参考电压Vref经过电压PI环得到电流内环参考电流Iref,与实测光伏输出电流Ipv经过电流PI环得到DC/DC变换器的控制信号,实现DC/DC变换器的PV控制;该过程选择开关S1拨到1处,直流参考电流值由直流母线电压控制环得到,则有
其中,Vbus是DC/DC输出直流母线电压,Vref是参考电压,Gi(s)是参考直流电流值的PI控制系数。
在双级变换器处于系统启动阶段时,可以通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制。具体地,在所述DC/AC变换器控制模块中,将实测母线电压Vbus与参考母线电压值Vref输入第二积分PI环得到有功功率参考值Pref,将有功功率参考值Pref输入P-f有功下垂控制模块得到角频率ωref,根据角频率ωref得到相位角θ;瞬时无功功率Q和无功功率参考值Qref输入Q-v无功下垂控制模块,得到d轴电压Ud,d轴电压Ud经过电压控制PI环和电流控制PI环产生一PWM控制信号;将所述相位角θ和所述PWM控制信号输入PWM模块,得到第二控制信号;所述DC/AC变换器控制模块将所述第二控制信号向所述DC/AC变换器发送,以利用所述第二控制信号对所述DC/AC变换器实现下垂控制。例如,如图2所示,在初级侧DC/DC变换器输出稳定后,投入次级侧DC/AC变换器;次级侧DC/AC变换器采用下垂控制;但是在为构网之前,控制环的有功功率参考值Pref,通过实测母线电压Vbus与参考母线电压值Vref经过积分(PI)环产生;然后P-f有功下垂控制和Q-v无功控制得到角频率和d轴电压Ud,然后在dq轴经过电压控制PI环和电流控制PI环产生DC/AC变换器控制信号,实现DC/AC变换器的下垂控制;在本申请的有功功率下垂控制环中增加了虚拟惯量环节,表达式为:
其中,Pref是给定参考有功功率,Pout为输入瞬时有功功率,ωn为P-f下垂控制的参考角频率,ωout为有功功率控制环的输出角频率,mp为有功功率下垂系数,Tfp和s为虚拟惯量环节的参数。
在该过程,选择开关S2拨到1处,参考有功功率通过直流输入电压反馈得到,则有:
其中,Vbus是DC/DC输出直流母线电压,Vref是参考电压,Gp(s)是有功功率产生控制环PI控制系数;
无功功率下垂控制采用预设控制方式,表达式为:
其中,Qref是无功功率参考值,Q是瞬时无功功率,Ud是d轴参考电压,Vd是d轴电压,mq是无功功率下垂系数。
S103:若检测到所述双级变换器、所述LC滤波器和所述交流电网满足并网条件,且所述光伏阵列的功率数据满足第二预设条件,则确定所述双级变换器处于系统构网阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用MPPT控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;若所述双级变换器处于系统构网阶段时,获取到所述光伏阵列的新的最大功率,则将所述双级变换器从系统构网阶段切换为虚拟储能调频阶段。
在本实施例中,所述并网条件为所述双级变换器与所述LC滤波器、所述交流电网之间输电线路接通,即所述双级变换器与所述LC滤波器、所述交流电网构网成功。第二预设条件:所述光伏阵列的功率数据为所述光伏阵列的最大功率,例如,如图3所示,光伏阵列工作时的功率为M点。需要说明的时,所述双级变换器处于虚拟储能调频阶段时,所述光伏阵列的功率数据可以为所述光伏阵列的最大功率的80%至90%。若检测到所述双级变换器、所述LC滤波器和所述交流电网满足并网条件,且所述光伏阵列的功率数据满足第二预设条件,则确定所述双级变换器处于系统构网阶段。
在所述双级变换器处于系统构网阶段时,可以通过所述DC/DC变换器控制模块采用MPPT(Maximum Power Point Tracking,最大功率点跟踪)控制模式对所述DC/DC变换器进行控制。具体地,在所述DC/DC变换器控制模块中,实测光伏输出电压Vpv和实测光伏输出电流Ipv经过MPPT算法的输出值与实测光伏输出电压Vpv经过电压PI环得到电流内环参考电流Iref,所述电流内环参考电流Iref与所述实测光伏输出电流Ipv经过电流PI环得到DC/DC变换器的第三控制信号,所述DC/DC变换器控制模块将所述第三控制信号向所述DC/DC变换器发送,以利用所述第三控制信号对所述DC/DC变换器实现MPPT控制。例如,如图2所示,初级侧DC/DC变换器控制环中选择开关S1处于2,DC/DC变换器采用MPPT控制模式,实测光伏输出电压Vpv和输出电流Ipv经过MPPT算法输出值与Vpv经过电压PI环得到电流内环参考电流Iref,与实测光伏输出电流Ipv经过电流PI环得到DC/DC变换器的控制信号,实现DC/DC变换器的MPPT控制,并采用改进变步长跟踪算法捕获最大功率工作点,获取新的最大功率Pmax;该过程选择开关S1拨到2处,MPPT使用传统的扰动观察法,输出电压Vmppt,则直流参考电流Iref为:
其中,Vpv是光伏电池输出电压,Gim(s)是该模式下参考直流电流值的PI控制系数。
在所述双级变换器处于系统构网阶段时,可以通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制。具体地,在所述DC/AC变换器控制模块中,将实测母线电压Vbus与参考母线电压值Vref输入第二积分PI环得到有功功率参考值Pref,将有功功率参考值Pref输入P-f有功下垂控制模块得到角频率ωref,根据角频率ωref得到相位角θ;瞬时无功功率Q和无功功率参考值Qref输入Q-v无功下垂控制模块,得到d轴电压Ud,d轴电压Ud经过电压控制PI环和电流控制PI环产生一PWM控制信号;将所述相位角θ和所述PWM控制信号输入PWM模块,得到第二控制信号;所述DC/AC变换器控制模块将所述第二控制信号向所述DC/AC变换器发送,以利用所述第二控制信号对所述DC/AC变换器实现下垂控制。例如,如图2所示,次级侧DC/AC变换器采用电压反馈下垂控制,选择开关S2处于1,控制母线电压Vbus的稳定。控制环的有功功率参考值Pref,通过实测母线电压Vbus与参考母线电压值Vref经过积分(PI)环产生,P-f有功下垂控制环和Q-v无功控制环得到角频率和d轴电压Ud,然后在dq轴经过电压控制PI环和电流控制PI环产生DC/AC变换器控制信号,实现DC/AC变换器的直流母线电压反馈下垂控制。
在一种实现方式中,获取到所述光伏阵列的新的最大功率的方式可以为:采用改进变步长跟踪算法,确定所述光伏阵列的新的最大功率。
S104:若所述双级变换器处于虚拟储能调频阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用根据光伏最大功率给定有功功率参考值的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;若所述光伏双级变换器系统在所述虚拟储能调频阶段中运行预设时长,将所述双级变换器从虚拟储能调频阶段切换为系统构网阶段。
很多光伏未配置储能系统,由于DC/AC下垂控制特性,不具备有功功率调节和惯性支撑能力,会导致光伏构网逆变器无法长时间稳定运行。本申请的具备虚拟储能功能控制方法能够实现有功功率调节和惯性支撑,初级DC/DC变换器工作在PV模式,次级DC/AC变换器工作在参考有功功率给定的下垂控制模式。
在双级变换器处于虚拟储能调频阶段时,可以通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制。具体地,在所述DC/DC变换器控制模块中,实测直流母线电压Vbus与参考电压Vref经过第一积分PI环得到电流内环参考电流Iref,所述电流内环参考电流Iref与实测光伏输出电流Ipv经过电流PI环得到所述DC/DC变换器的第一控制信号;所述DC/DC变换器控制模块将所述第一控制信号向所述DC/DC变换器发送,以利用所述第一控制信号对所述DC/DC变换器实现PV控制。例如,如图2所示,初级侧DC/DC变换器控制环中选择开关S1处于1,DC/DC变换器采用PV控制模式,实测直流母线电压Vbus与参考电压Vref经过电压PI环得到电流内环参考电流Iref,与实测光伏输出电流Ipv经过电流PI环得到DC/DC变换器的控制信号,实现DC/DC变换器的PV控制。
在双级变换器处于虚拟储能调频阶段时,可以通过所述DC/AC变换器控制模块采用根据光伏最大功率给定有功功率参考值的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制。具体地,在所述DC/AC变换器控制模块中,根据所述光伏阵列的最大功率和预设缩小倍数确定参考值,将所述参考值输入P-f有功下垂控制模块得到角频率ωref,根据角频率ωref得到相位角θ;瞬时无功功率Q和无功功率参考值Qref输入Q-v无功下垂控制模块,得到d轴电压Ud,d轴电压Ud经过电压控制PI环和电流控制PI环产生一PWM控制信号;将所述相位角θ和所述PWM控制信号输入PWM模块,得到第四控制信号;所述DC/AC变换器控制模块将所述第四控制信号向所述DC/AC变换器发送,以利用所述第四控制信号对所述DC/AC变换器实现下垂控制;其中,所述预设缩小倍数为0.8至0.9中的一个数值。例如,如图2所示,次级侧DC/AC变换器采用参考有功功率给定的下垂控制,选择开关S2处于2;控制环的有功功率参考值Pref给定为0.85Pmax,然后P-f有功下垂控制环和Q-v无功控制环得到角频率和d轴电压Ud,然后在dq轴经过电压控制PI环和电流控制PI环产生DC/AC变换器控制信号,实现DC/AC变换器参考有功功率给定的下垂控制;该过程选择开关2拨到2,参考有功功率通过捕获到的最大功率点得到,则有
最后,光伏构网后正常工作在步骤S104过程,为了更新最大功率Pmax,在每隔10分钟投切到S103中获取最新的最大功率点,然后再投切回步骤S104正常工作。即若所述光伏双级变换器系统在所述虚拟储能调频阶段中运行预设时长,将所述双级变换器从虚拟储能调频阶段切换为系统构网阶段。
由上述技术方案可以看出,本申请提供了一种光伏双级变换器系统的控制方法,所述光伏双级变换器系统包括光伏阵列、双级变换器、LC滤波器、交流电网、DC/DC变换器控制模块和DC/AC变换器控制模块,所述双级变换器包括DC/DC变换器和DC/AC变换器;所述方法包括:获取所述光伏阵列的电流数据、电压数据,以及,根据所述电流数据、所述电压数据确定所述光伏阵列的功率数据;若所述光伏阵列的电压数据和功率数据满足第一预设条件,则确定所述双级变换器处于系统启动阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;若检测到所述双级变换器、所述LC滤波器和所述交流电网满足并网条件,且所述光伏阵列的功率数据满足第二预设条件,则确定所述双级变换器处于系统构网阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用MPPT控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;若所述双级变换器处于系统构网阶段时,获取到所述光伏阵列的新的最大功率,则将所述双级变换器从系统构网阶段切换为虚拟储能调频阶段;若所述双级变换器处于虚拟储能调频阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用根据光伏最大功率给定有功功率参考值的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;若所述光伏双级变换器系统在所述虚拟储能调频阶段中运行预设时长,将所述双级变换器从虚拟储能调频阶段切换为系统构网阶段。可见,该控制方法在DC/DC变换器控制中同时具备PV控制和MPPT控制,在DC/AC变换器控制中有功功率参考值Pref通过电压环或者光伏最大输出功率的参考值选择,根据运行步骤无缝投切光伏双级逆变器控制模式,在光伏没有配置储能的情况下,所述具备虚拟储能功能的光伏双级变换器控制方法能够实现调频调压功能,使得光伏双级变换器系统具备一定有功功率调节和惯性支撑能力。
也就是说,为解决上述问题,本申请提供了一种具备虚拟储能功能的光伏双级变换器控制方法,解决了无储能配置的光伏双级变换器能量协调难及稳定性差等难题。所述光伏双级变换器初级侧为DC/DC变换器,次级侧为DC/AC变换器,DC/DC变换器的输出侧与DC/AC变换器的输入侧直接相连。相比于传统控制方式,该控制方法在DC/DC变换器控制中同时具备PV控制和MPPT控制,在DC/AC变换器控制中有功功率参考值Pref通过电压环或者光伏最大输出功率Pmax反馈值选择,根据运行步 骤无缝投切光伏双级逆变器控制模式。在光伏没有配置储能的情况下,所述具备虚拟储能功能的光伏双级变换器控制方法能够实现调频调压功能,具备一定有功功率调节和惯性支撑能力。
如图4所示,为本发明所述光伏双级变换器系统的控制装置的一个具体实施例。本实施例所述装置,即用于执行上述实施例所述方法的实体装置。其技术方案本质上与上述实施例一致,上述实施例中的相应描述同样适用于本实施例中。所述装置应用于所述光伏双级变换器系统,所述光伏双级变换器系统包括光伏阵列、双级变换器、LC滤波器、交流电网、DC/DC变换器控制模块和DC/AC变换器控制模块,所述双级变换器包括DC/DC变换器和DC/AC变换器;所述装置包括:
数据获取单元401,用于获取所述光伏阵列的电流数据、电压数据,以及,根据所述电流数据、所述电压数据确定所述光伏阵列的功率数据;
第一控制单元402,用于若所述光伏阵列的电压数据和功率数据满足第一预设条件,则确定所述双级变换器处于系统启动阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;
第二控制单元403,用于若检测到所述双级变换器、所述LC滤波器和所述交流电网满足并网条件,且所述光伏阵列的功率数据满足第二预设条件,则确定所述双级变换器处于系统构网阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用MPPT控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;若所述双级变换器处于系统构网阶段时,获取到所述光伏阵列的新的最大功率,则将所述双级变换器从系统构网阶段切换为虚拟储能调频阶段;
第三控制单元404,用于若所述双级变换器处于虚拟储能调频阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用根据光伏最大功率给定有功功率参考值的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;若所述光伏双级变换器系统在所述虚拟储能调频阶段中运行预设时长,将所述双级变换器从虚拟储能调频阶段切换为系统构网阶段。
可选的,所述第一预设条件为所述光伏阵列的电压数据为小于或等于所述光伏阵列未带载的输出电压,且所述光伏阵列的功率数据小于所述光伏阵列的最大功率。
可选的,所述并网条件为所述双级变换器与所述LC滤波器、所述交流电网之间输电线路接通;第二预设条件:所述光伏阵列的功率数据为所述光伏阵列的最大功率。
可选的,所述双级变换器处于虚拟储能调频阶段时,所述光伏阵列的功率数据为所述光伏阵列的最大功率的80%至90%。
可选的,所述通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,包括:
在所述DC/DC变换器控制模块中,实测直流母线电压Vbus与参考电压Vref经过第一积分PI环得到电流内环参考电流Iref,所述电流内环参考电流Iref与实测光伏输出电流Ipv经过电流PI环得到所述DC/DC变换器的第一控制信号;所述DC/DC变换器控制模块将所述第一控制信号向所述DC/DC变换器发送,以利用所述第一控制信号对所述DC/DC变换器实现PV控制。
可选的,所述通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制,包括:
在所述DC/AC变换器控制模块中,将实测母线电压Vbus与参考母线电压值Vref输入第二积分PI环得到有功功率参考值Pref,将有功功率参考值Pref输入P-f有功下垂控制模块得到角频率ωref,根据角频率ωref得到相位角θ;瞬时无功功率Q和无功功率参考值Qref输入Q-v无功下垂控制模块,得到d轴电压Ud,d轴电压Ud经过电压控制PI环和电流控制PI环产生一PWM控制信号;将所述相位角θ和所述PWM控制信号输入PWM模块,得到第二控制信号;所述DC/AC变换器控制模块将所述第二控制信号向所述DC/AC变换器发送,以利用所述第二控制信号对所述DC/AC变换器实现下垂控制。
可选的,所述通过所述DC/DC变换器控制模块采用MPPT控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,包括:
在所述DC/DC变换器控制模块中,实测光伏输出电压Vpv和实测光伏输出电流Ipv经过MPPT算法的输出值与实测光伏输出电压Vpv经过电压PI环得到电流内环参考电流Iref,所述电流内环参考电流Iref与所述实测光伏输出电流Ipv经过电流PI环得到DC/DC变换器的第三控制信号,所述DC/DC变换器控制模块将所述第三控制信号向所述DC/DC变换器发送,以利用所述第三控制信号对所述DC/DC变换器实现MPPT控制。
可选的,所述获取到所述光伏阵列的新的最大功率,包括:
采用改进变步长跟踪算法,确定所述光伏阵列的新的最大功率。
可选的,通过所述DC/AC变换器控制模块采用根据光伏最大功率给定有功功率参考值的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制,包括:
在所述DC/AC变换器控制模块中,根据所述光伏阵列的最大功率和预设缩小倍数确定参考值,将所述参考值输入P-f有功下垂控制模块得到角频率ωref,根据角频率ωref得到相位角θ;瞬时无功功率Q和无功功率参考值Qref输入Q-v无功下垂控制模块,得到d轴电压Ud,d轴电压Ud经过电压控制PI环和电流控制PI环产生一PWM控制信号;将所述相位角θ和所述PWM控制信号输入PWM模块,得到第四控制信号;所述DC/AC变换器控制模块将所述第四控制信号向所述DC/AC变换器发送,以利用所述第四控制信号对所述DC/AC变换器实现下垂控制;其中,所述预设缩小倍数为0.8至0.9中的一个数值。
图5是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。在硬件层面,该电子设备包括处理器,可选地还包括内部总线、网络接口、存储器。其中,存储器可能包含内存,例如高速随机存取存储器(Random-Access Memory,RAM),也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory),例如至少1个磁盘存储器等。当然,该电子设备还可能包括其他业务所需要的硬件。
处理器、网络接口和存储器可以通过内部总线相互连接,该内部总线可以是ISA(Industry Standard Architecture,工业标准体系结构)总线、PCI(PeripheralComponent Interconnect,外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture,扩展工业标准结构)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图5中仅用一个双向箭头表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
存储器,用于存放执行指令。具体地,执行指令即可被执行的计算机程序。存储器可以包括内存和非易失性存储器,并向处理器提供执行指令和数据。
在一种可能实现的方式中,处理器从非易失性存储器中读取对应的执行指令到内存中然后运行,也可从其它设备上获取相应的执行指令,以在逻辑层面上形成光伏双级变换器系统的控制装置。处理器执行存储器所存放的执行指令,以通过执行的执行指令实现本发明任一实施例中提供的光伏双级变换器系统的控制方法。
上述如本发明图1所示实施例提供的光伏双级变换器系统的控制装置执行的方法可以应用于处理器中,或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片,具有信号的处理能力。在实现过程中,上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器,包括中央处理器(CentralProcessing Unit,CPU)、网络处理器(Network Processor,NP)等;还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成,或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器,闪存、只读存储器,可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器,处理器读取存储器中的信息,结合其硬件完成上述方法的步骤。
本发明实施例还提出了一种可读介质,该可读存储介质存储有执行指令,存储的执行指令被电子设备的处理器执行时,能够使该电子设备执行本发明任一实施例中提供的光伏双级变换器系统的控制方法,并具体用于执行上述光伏双级变换器系统的控制所述的方法。
前述各个实施例中所述的电子设备可以为计算机。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例,或软件和硬件相结合的形式。
本发明中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种光伏双级变换器系统的控制方法,其特征在于,所述光伏双级变换器系统包括光伏阵列、双级变换器、LC滤波器、交流电网、DC/DC变换器控制模块和DC/AC变换器控制模块,所述双级变换器包括DC/DC变换器和DC/AC变换器;所述方法包括:
获取所述光伏阵列的电流数据、电压数据,以及,根据所述电流数据、所述电压数据确定所述光伏阵列的功率数据;
若所述光伏阵列的电压数据和功率数据满足第一预设条件,则确定所述双级变换器处于系统启动阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;
若检测到所述双级变换器、所述LC滤波器和所述交流电网满足并网条件,且所述光伏阵列的功率数据满足第二预设条件,则确定所述双级变换器处于系统构网阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用MPPT控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;若所述双级变换器处于系统构网阶段时,获取到所述光伏阵列的新的最大功率,则将所述双级变换器从系统构网阶段切换为虚拟储能调频阶段;
若所述双级变换器处于虚拟储能调频阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用根据光伏最大功率给定有功功率参考值的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;若所述光伏双级变换器系统在所述虚拟储能调频阶段中运行预设时长,将所述双级变换器从虚拟储能调频阶段切换为系统构网阶段;
所述通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,包括:
在所述DC/DC变换器控制模块中,实测直流母线电压Vbus与参考电压Vref经过第一积分PI环得到电流内环参考电流Iref,所述电流内环参考电流Iref与实测光伏输出电流Ipv经过电流PI环得到所述DC/DC变换器的第一控制信号;所述DC/DC变换器控制模块将所述第一控制信号向所述DC/DC变换器发送,以利用所述第一控制信号对所述DC/DC变换器实现PV控制;
所述通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制,包括:
在所述DC/AC变换器控制模块中,将实测母线电压Vbus与参考母线电压值Vref输入第二积分PI环得到有功功率参考值Pref,将有功功率参考值Pref输入P-f有功下垂控制模块得到角频率ωref,根据角频率ωref得到相位角θ;瞬时无功功率Q和无功功率参考值Qref输入Q-v无功下垂控制模块,得到d轴电压Ud,d轴电压Ud经过电压控制PI环和电流控制PI环产生一PWM控制信号;将所述相位角θ和所述PWM控制信号输入PWM模块,得到第二控制信号;所述DC/AC变换器控制模块将所述第二控制信号向所述DC/AC变换器发送,以利用所述第二控制信号对所述DC/AC变换器实现下垂控制;
所述通过所述DC/DC变换器控制模块采用MPPT控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,包括:
在所述DC/DC变换器控制模块中,实测光伏输出电压Vpv和实测光伏输出电流Ipv经过MPPT算法的输出值与实测光伏输出电压Vpv经过电压PI环得到电流内环参考电流Iref,所述电流内环参考电流Iref与所述实测光伏输出电流Ipv经过电流PI环得到DC/DC变换器的第三控制信号,所述DC/DC变换器控制模块将所述第三控制信号向所述DC/DC变换器发送,以利用所述第三控制信号对所述DC/DC变换器实现MPPT控制。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一预设条件为所述光伏阵列的电压数据为小于或等于所述光伏阵列未带载的输出电压,且所述光伏阵列的功率数据小于所述光伏阵列的最大功率。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述并网条件为所述双级变换器与所述LC滤波器、所述交流电网之间输电线路接通;第二预设条件:所述光伏阵列的功率数据为所述光伏阵列的最大功率。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述双级变换器处于虚拟储能调频阶段时,所述光伏阵列的功率数据为所述光伏阵列的最大功率的80%至90%。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取到所述光伏阵列的新的最大功率,包括:
采用改进变步长跟踪算法,确定所述光伏阵列的新的最大功率。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,通过所述DC/AC变换器控制模块采用根据光伏最大功率给定有功功率参考值的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制,包括:
在所述DC/AC变换器控制模块中,根据所述光伏阵列的最大功率和预设缩小倍数确定参考值,将所述参考值输入P-f有功下垂控制模块得到角频率ωref,根据角频率ωref得到相位角θ;瞬时无功功率Q和无功功率参考值Qref输入Q-v无功下垂控制模块,得到d轴电压Ud,d轴电压Ud经过电压控制PI环和电流控制PI环产生一PWM控制信号;将所述相位角θ和所述PWM控制信号输入PWM模块,得到第四控制信号;所述DC/AC变换器控制模块将所述第四控制信号向所述DC/AC变换器发送,以利用所述第四控制信号对所述DC/AC变换器实现下垂控制;其中,所述预设缩小倍数为0.8至0.9中的一个数值。
7.一种光伏双级变换器系统的控制装置,其特征在于,所述光伏双级变换器系统包括光伏阵列、双级变换器、LC滤波器、交流电网、DC/DC变换器控制模块和DC/AC变换器控制模块,所述双级变换器包括DC/DC变换器和DC/AC变换器;所述装置包括:
数据获取单元,用于获取所述光伏阵列的电流数据、电压数据,以及,根据所述电流数据、所述电压数据确定所述光伏阵列的功率数据;
第一控制单元,用于若所述光伏阵列的电压数据和功率数据满足第一预设条件,则确定所述双级变换器处于系统启动阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;
第二控制单元,用于若检测到所述双级变换器、所述LC滤波器和所述交流电网满足并网条件,且所述光伏阵列的功率数据满足第二预设条件,则确定所述双级变换器处于系统构网阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用MPPT控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;若所述双级变换器处于系统构网阶段时,获取到所述光伏阵列的新的最大功率,则将所述双级变换器从系统构网阶段切换为虚拟储能调频阶段;
第三控制单元,用于若所述双级变换器处于虚拟储能调频阶段,通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,以及,通过所述DC/AC变换器控制模块采用根据光伏最大功率给定有功功率参考值的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制;若所述光伏双级变换器系统在所述虚拟储能调频阶段中运行预设时长,将所述双级变换器从虚拟储能调频阶段切换为系统构网阶段;
所述通过所述DC/DC变换器控制模块采用PV控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,包括:
在所述DC/DC变换器控制模块中,实测直流母线电压Vbus与参考电压Vref经过第一积分PI环得到电流内环参考电流Iref,所述电流内环参考电流Iref与实测光伏输出电流Ipv经过电流PI环得到所述DC/DC变换器的第一控制信号;所述DC/DC变换器控制模块将所述第一控制信号向所述DC/DC变换器发送,以利用所述第一控制信号对所述DC/DC变换器实现PV控制;
所述通过所述DC/AC变换器控制模块采用增加母线电压反馈功率环的下垂控制模式对所述DC/AC变换器进行控制,包括:
在所述DC/AC变换器控制模块中,将实测母线电压Vbus与参考母线电压值Vref输入第二积分PI环得到有功功率参考值Pref,将有功功率参考值Pref输入P-f有功下垂控制模块得到角频率ωref,根据角频率ωref得到相位角θ;瞬时无功功率Q和无功功率参考值Qref输入Q-v无功下垂控制模块,得到d轴电压Ud,d轴电压Ud经过电压控制PI环和电流控制PI环产生一PWM控制信号;将所述相位角θ和所述PWM控制信号输入PWM模块,得到第二控制信号;所述DC/AC变换器控制模块将所述第二控制信号向所述DC/AC变换器发送,以利用所述第二控制信号对所述DC/AC变换器实现下垂控制;
所述通过所述DC/DC变换器控制模块采用MPPT控制模式对所述DC/DC变换器进行控制,包括:
在所述DC/DC变换器控制模块中,实测光伏输出电压Vpv和实测光伏输出电流Ipv经过MPPT算法的输出值与实测光伏输出电压Vpv经过电压PI环得到电流内环参考电流Iref,所述电流内环参考电流Iref与所述实测光伏输出电流Ipv经过电流PI环得到DC/DC变换器的第三控制信号,所述DC/DC变换器控制模块将所述第三控制信号向所述DC/DC变换器发送,以利用所述第三控制信号对所述DC/DC变换器实现MPPT控制。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105552968A (zh) * 2016-03-01 2016-05-04 南京南瑞太阳能科技有限公司 基于mppt和虚拟同步机特性的逆变器控制系统及方法
CN109586343A (zh) * 2018-12-29 2019-04-05 国网天津市电力公司电力科学研究院 基于虚拟同步发电机控制的光伏-储能发电系统及方法
CN115395534A (zh) * 2022-09-01 2022-11-25 华北电力科学研究院有限责任公司 光伏逆变器频率下垂控制方法及装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102161812B1 (ko) * 2019-06-18 2020-10-05 연세대학교 산학협력단 유효 전력 제어를 이용한 태양광 발전 시스템의 mppt 제어를 위한 장치 및 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105552968A (zh) * 2016-03-01 2016-05-04 南京南瑞太阳能科技有限公司 基于mppt和虚拟同步机特性的逆变器控制系统及方法
CN109586343A (zh) * 2018-12-29 2019-04-05 国网天津市电力公司电力科学研究院 基于虚拟同步发电机控制的光伏-储能发电系统及方法
CN115395534A (zh) * 2022-09-01 2022-11-25 华北电力科学研究院有限责任公司 光伏逆变器频率下垂控制方法及装置

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