JP7012036B2 - 中高圧エネルギー変換システム - Google Patents
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Description
本発明は、太陽光発電技術分野に関し、特に、中高圧エネルギー変換システムに関する。
太陽光発電分野では、中高圧出力を実現するために、一般的に複数のＨブリッジモジュールの出力端をカスケード接続し、各Ｈブリッジモジュールの入力端に高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターを設置して、接続された太陽光発電パネルのＭＰＰＴ制御を実現する。また、電流共有を実現するために、各高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターをカップリング制御する必要があり、このようなカップリング制御は、各高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの制御方式を複雑且つ高コストにするばかりでなく、システム出力の安定性と信頼性を低くさせる。
本発明は、従来技術における絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの制御方式が複雑で高コストであって、且つ、システム出力の安定性と信頼性が低いという問題を解決するために、中高圧エネルギー変換システムを提供する。
上記の目的を達成するために、本出願によって提供される技術案は次の通りである。
少なくとも１つのシステムコントローラーと、スター又はデルタ接続方法でオングリッドされる３つの位相回路とを含む中高圧エネルギー変換システムであって、
前記位相回路は、フィルタモジュールと、複数のカスケードモジュールと、複数の高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターとを含み、
各前記カスケードモジュールの出力端は、カスケード接続され、カスケードの一端は前記フィルタモジュールの入力端に接続され、カスケードの他端は前記位相回路の一方の出力端として機能し、
前記フィルタモジュールの出力端は、前記位相回路の他方の出力端として機能し、
前記カスケードモジュールの入力端は、少なくとも１つの前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力端に接続され、
前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの入力端は、共通ＤＣバスに接続され、
前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターは、開ループ制御方式又は閉ループ制御方式を使用して、自体に接続されるカスケードモジュールの直流入力電圧を、前記共通ＤＣバスの電圧に関連する指令値に調整し、
前記システムコントローラーは、少なくとも電圧電流デュアルループ制御方式を使用して、前記共通ＤＣバスの電圧に関連するパラメータに基づいて、３相の各前記カスケードモジュールに送信される３相変調指令を計算することで、３つの前記位相回路に対するオングリッド制御を実現する。
前記位相回路は、フィルタモジュールと、複数のカスケードモジュールと、複数の高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターとを含み、
各前記カスケードモジュールの出力端は、カスケード接続され、カスケードの一端は前記フィルタモジュールの入力端に接続され、カスケードの他端は前記位相回路の一方の出力端として機能し、
前記フィルタモジュールの出力端は、前記位相回路の他方の出力端として機能し、
前記カスケードモジュールの入力端は、少なくとも１つの前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力端に接続され、
前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの入力端は、共通ＤＣバスに接続され、
前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターは、開ループ制御方式又は閉ループ制御方式を使用して、自体に接続されるカスケードモジュールの直流入力電圧を、前記共通ＤＣバスの電圧に関連する指令値に調整し、
前記システムコントローラーは、少なくとも電圧電流デュアルループ制御方式を使用して、前記共通ＤＣバスの電圧に関連するパラメータに基づいて、３相の各前記カスケードモジュールに送信される３相変調指令を計算することで、３つの前記位相回路に対するオングリッド制御を実現する。
好ましくは、前記システムコントローラーは少なくとも、
電圧ループ制御指令値を設定するための電圧指令設定ユニットと、
電圧ループフィードバック値を取得するための電圧フィードバック取得ユニットと、
前記電圧ループ制御指令値から前記電圧ループフィードバック値を差し引いた第１の差分を算出するための第１の減算器と、
前記第１の差分に基づいて有効電流ループ指令値を取得するための電圧ループコントローラーと、
前記有効電流ループ指令値と無効電流ループ指令値が含まれる電流ループ指令値を取得するための電流指令取得ユニットと、
電流ループフィードバック値を取得するための電流フィードバック取得ユニットと、
前記電流ループ指令値から前記電流ループフィードバック値を差し引いた第２の差分を算出するための第２の減算器と、
前記第２の差分に基づいて前記３相変調指令を取得するための電流ループコントローラーと、を含み、
前記３相変調指令は、各相にそれぞれ送信する３つの電圧変調波を含み、各相内の前記カスケードモジュールで受信される電圧変調波は同じである。
電圧ループ制御指令値を設定するための電圧指令設定ユニットと、
電圧ループフィードバック値を取得するための電圧フィードバック取得ユニットと、
前記電圧ループ制御指令値から前記電圧ループフィードバック値を差し引いた第１の差分を算出するための第１の減算器と、
前記第１の差分に基づいて有効電流ループ指令値を取得するための電圧ループコントローラーと、
前記有効電流ループ指令値と無効電流ループ指令値が含まれる電流ループ指令値を取得するための電流指令取得ユニットと、
電流ループフィードバック値を取得するための電流フィードバック取得ユニットと、
前記電流ループ指令値から前記電流ループフィードバック値を差し引いた第２の差分を算出するための第２の減算器と、
前記第２の差分に基づいて前記３相変調指令を取得するための電流ループコントローラーと、を含み、
前記３相変調指令は、各相にそれぞれ送信する３つの電圧変調波を含み、各相内の前記カスケードモジュールで受信される電圧変調波は同じである。
好ましくは、前記電圧ループ制御指令値は、前記共通ＤＣバスの電圧値であり、前記電圧ループフィードバック値は、サンプリングして得られた前記共通ＤＣバスの実際の電圧値であるか、又は、サンプリングして得られた前記共通ＤＣバスの実際の電圧値に第１の係数ｋｂｕｓを乗算した値であり、
又は、前記電圧ループ制御指令値は、３相の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の合計値であり、前記電圧ループフィードバック値は、３相の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の和であるか、又は、サンプリングして得られた前記共通ＤＣバスの実際の電圧値、前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの入力電圧と出力電圧との比、及び接続された前記カスケードモジュールの数に基づいて、等価算出された３相の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の和であり、
又は、前記電圧ループ制御指令値は、１相の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の合計値であり、前記電圧ループフィードバック値は、３相の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の和を３で割った値であるか、又は、サンプリングして得られた前記共通ＤＣバスの実際の電圧値、前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの入力電圧と出力電圧との比、及び接続される前記カスケードモジュールの数に基づいて、等価算出された１相内の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の和であり、
又は、前記電圧ループ制御指令値は、３相の単一の前記カスケードモジュールの直流入力電圧の平均値であり、前記電圧ループフィードバック値は、３相の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の和を前記カスケードモジュールの総数で割った平均値であるか、又は、サンプリングして得られた前記共通ＤＣバスの実際の電圧値、前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの入力電圧と出力電圧との比、及び接続される前記カスケードモジュールの数に基づいて、等価算出された前記カスケードモジュールの入力電圧の平均値である。
又は、前記電圧ループ制御指令値は、３相の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の合計値であり、前記電圧ループフィードバック値は、３相の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の和であるか、又は、サンプリングして得られた前記共通ＤＣバスの実際の電圧値、前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの入力電圧と出力電圧との比、及び接続された前記カスケードモジュールの数に基づいて、等価算出された３相の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の和であり、
又は、前記電圧ループ制御指令値は、１相の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の合計値であり、前記電圧ループフィードバック値は、３相の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の和を３で割った値であるか、又は、サンプリングして得られた前記共通ＤＣバスの実際の電圧値、前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの入力電圧と出力電圧との比、及び接続される前記カスケードモジュールの数に基づいて、等価算出された１相内の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の和であり、
又は、前記電圧ループ制御指令値は、３相の単一の前記カスケードモジュールの直流入力電圧の平均値であり、前記電圧ループフィードバック値は、３相の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の和を前記カスケードモジュールの総数で割った平均値であるか、又は、サンプリングして得られた前記共通ＤＣバスの実際の電圧値、前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの入力電圧と出力電圧との比、及び接続される前記カスケードモジュールの数に基づいて、等価算出された前記カスケードモジュールの入力電圧の平均値である。
好ましくは、システム通信モジュール、システム検出モジュール及びシステム補助電源をさらに含み、
前記システム検出モジュールは、前記中高圧エネルギー変換システムの電圧、電流、温度及びアークの検出を実現するためのものであり、
前記システム通信モジュールは、前記システムコントローラーと３つの前記位相回路と外部との間の通信を実現するためのものであり、
前記システム補助電源は、前記システム通信モジュール、前記システム検出モジュール及び前記システムコントローラーに電力を供給するためのものである。
前記システム検出モジュールは、前記中高圧エネルギー変換システムの電圧、電流、温度及びアークの検出を実現するためのものであり、
前記システム通信モジュールは、前記システムコントローラーと３つの前記位相回路と外部との間の通信を実現するためのものであり、
前記システム補助電源は、前記システム通信モジュール、前記システム検出モジュール及び前記システムコントローラーに電力を供給するためのものである。
好ましくは、前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターは、第１の主回路、第１の通信モジュール、第１の検出モジュール、第１の補助電源、及び少なくとも１つの第１のコントローラーを含み、
前記第１のコントローラーは、前記第１の主回路に対する制御を実現して、前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの状態を検出して出力するためのものであり、
前記第１の検出モジュールは、前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの電圧、電流、温度及びアークの検出を実現するためのものであり、
前記第１の通信モジュールは、前記第１のコントローラーと前記システムコントローラーとの間の通信を実現するためのものであり、
前記第１の補助電源は、前記第１の通信モジュール、前記第１の検出モジュール及前記第１のコントローラーに電力を供給するためのものであり。
前記第１のコントローラーは、前記第１の主回路に対する制御を実現して、前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの状態を検出して出力するためのものであり、
前記第１の検出モジュールは、前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの電圧、電流、温度及びアークの検出を実現するためのものであり、
前記第１の通信モジュールは、前記第１のコントローラーと前記システムコントローラーとの間の通信を実現するためのものであり、
前記第１の補助電源は、前記第１の通信モジュール、前記第１の検出モジュール及前記第１のコントローラーに電力を供給するためのものであり。
好ましくは、前記第１のコントローラーが前記主回路に対する制御を実現する際に、具体的に、
開ループ制御方式を採用して、所望の前記第１の主回路の入力及び出力電圧値の関係に基づいて、前記第１の主回路に対する固定制御値を設定して、前記固定制御値で、前記第１の主回路に接続されるカスケードモジュールの直流入力電圧を前記指令値に調整し、
又は、閉ループ制御方式を採用して、前記第１の主回路に接続されるカスケードモジュールの直流入力電圧を前記指令値に調整するように、前記第１の主回路におけるスイッチ管の動作を制御する。
開ループ制御方式を採用して、所望の前記第１の主回路の入力及び出力電圧値の関係に基づいて、前記第１の主回路に対する固定制御値を設定して、前記固定制御値で、前記第１の主回路に接続されるカスケードモジュールの直流入力電圧を前記指令値に調整し、
又は、閉ループ制御方式を採用して、前記第１の主回路に接続されるカスケードモジュールの直流入力電圧を前記指令値に調整するように、前記第１の主回路におけるスイッチ管の動作を制御する。
好ましくは、前記指令値は、サンプリングされる前記共通ＤＣバスの電圧を基準値とするか、又は、サンプリングして得られた前記共通ＤＣバスの電圧に第２の係数ｋを乗算した積を基準値とする。
好ましくは、 前記カスケードモジュールは、第２の主回路、第２の通信モジュール、第２の検出モジュール、第２の補助電源及び少なくとも１つの第２のコントローラーを含み、
前記第２のコントローラーは、前記システムコントローラーの制御指令に基づいて前記第２の主回路に対する制御を完成するためのものであり、
前記第２の検出モジュールは、前記カスケードモジュールの電圧、電流、温度及びアークの検出を実現するためのものであり、
前記第２の通信モジュールは、前記第２のコントローラーと前記システムコントローラーとの間の通信を実現するためのものであり、
前記第２の補助電源は、前記第２の通信モジュール、前記第２の検出モジュール及び前記第２のコントローラーに電力を供給するためのものである。
前記第２のコントローラーは、前記システムコントローラーの制御指令に基づいて前記第２の主回路に対する制御を完成するためのものであり、
前記第２の検出モジュールは、前記カスケードモジュールの電圧、電流、温度及びアークの検出を実現するためのものであり、
前記第２の通信モジュールは、前記第２のコントローラーと前記システムコントローラーとの間の通信を実現するためのものであり、
前記第２の補助電源は、前記第２の通信モジュール、前記第２の検出モジュール及び前記第２のコントローラーに電力を供給するためのものである。
好ましくは、前記第２のコントローラーが前記システムコントローラーの制御指令に基づいて前記第２の主回路に対する制御を完成する際に、具体的に、
前記３相変調指令における変調電圧とサンプリングして得られた前記第２の主回路の実際の直流入力電圧とを比較して正規化変調波を取得し、前記第２の主回路におけるスイッチ管の動作を前記正規化変調波に基づいて制御する。
前記３相変調指令における変調電圧とサンプリングして得られた前記第２の主回路の実際の直流入力電圧とを比較して正規化変調波を取得し、前記第２の主回路におけるスイッチ管の動作を前記正規化変調波に基づいて制御する。
好ましくは、前記カスケードモジュールは、Ｈブリッジトポロジ、ＮＰＣフルブリッジトポロジ、ＮＰＣハーフブリッジトポロジ、ＡＮＰＣフルブリッジトポロジ、ＡＮＰＣハーフブリッジトポロジ、Ｔ型フルブリッジトポロジ、Ｔ型３レベルハーフブリッジトポロジ、フライングコンデンサフルブリッジトポロジ及び混合型５レベルフルブリッジトポロジのうちいずれか１つであり、
前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターにおける主回路は、ＬＣ直列共振トポロジ、ＬＬＣ直列共振トポロジ、双方向電力ＬＣ直列共振トポロジ、双方向電力ＬＬＣ直列共振トポロジ、デュアルアクティブＤＣ／ＤＣトポロジ及びフルブリッジＤＣ／ＤＣトポロジのうちいずれか１つである。
前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターにおける主回路は、ＬＣ直列共振トポロジ、ＬＬＣ直列共振トポロジ、双方向電力ＬＣ直列共振トポロジ、双方向電力ＬＬＣ直列共振トポロジ、デュアルアクティブＤＣ／ＤＣトポロジ及びフルブリッジＤＣ／ＤＣトポロジのうちいずれか１つである。
好ましくは、前記共通ＤＣバスは、最大電力点追従ＭＰＰＴ制御を実現するための複数のＭＰＰＴ装置によって少なくとも１つの太陽光発電コンポーネントに接続されるか、
又は、前記共通ＤＣバスは直流電力網に接続される。
又は、前記共通ＤＣバスは直流電力網に接続される。
好ましくは、前記共通ＤＣバスはさらに、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターによって負荷及び／又はバッテリに接続される。
好ましくは、前記ＭＰＰＴ装置は、第３の主回路、第３の通信モジュール、第３の検出モジュール、第３の補助電源及び少なくとも１つの第３のコントローラーを含み、
前記第３のコントローラーは、前記システムコントローラーの制御指令に基づいて前記第３の主回路に対する制御を完成し、前記ＭＰＰＴ装置の状態を検出して出力するためのものであり、前記第３の主回路に対する制御は、前記第３の主回路におけるスイッチ管動作を制御することによって実現されるＭＰＰＴ制御を含み、
前記第３の検出モジュールは、前記ＭＰＰＴ装置の電圧、電流、温度及びアークの検出を実現するためのものであり、
前記第３の通信モジュールは、前記第３のコントローラーと前記システムコントローラーとの間の通信を実現するためのものであり、
前記第３の補助電源は、前記第３の通信モジュール、前記第３の検出モジュール及び前記第３のコントローラーに電力を供給するためのものである。
前記第３のコントローラーは、前記システムコントローラーの制御指令に基づいて前記第３の主回路に対する制御を完成し、前記ＭＰＰＴ装置の状態を検出して出力するためのものであり、前記第３の主回路に対する制御は、前記第３の主回路におけるスイッチ管動作を制御することによって実現されるＭＰＰＴ制御を含み、
前記第３の検出モジュールは、前記ＭＰＰＴ装置の電圧、電流、温度及びアークの検出を実現するためのものであり、
前記第３の通信モジュールは、前記第３のコントローラーと前記システムコントローラーとの間の通信を実現するためのものであり、
前記第３の補助電源は、前記第３の通信モジュール、前記第３の検出モジュール及び前記第３のコントローラーに電力を供給するためのものである。
本発明によって提供される中高圧エネルギー変換システムは、少なくとも１つのシステムコントローラーと、スター又はデルタ接続方法でオングリッドされる３つの位相回路とを含み、位相回路における各高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの入力端は共通ＤＣバスに接続され、且つ、各高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターは、開ループ又は閉ループ制御方式を採用し、その自身に接続されるカスケードモジュールの直流入力電圧を、共通ＤＣバスの電圧に関連する指令値に調整し、同時に、当該システムコントローラーは、少なくとも電圧電流デュアルループ制御方式を採用して、共通ＤＣバスの電圧に関連するパラメータに基づいて３相の各カスケードモジュールに送信される３相変調指令を計算することで、３つの位相回路のオングリッド制御を実現し、各高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターは同じ方式でモジュラー制御を実現できるようになり、従来技術におけるカップリング制御を必要とせず電流共有を実現することができ、従来技術におけるカップリング制御に起因して制御方式が複雑で高コストであって、且つ、システム出力の安定性及び信頼性が低いという問題が回避される。
本発明の実施例又は従来技術の技術的方案をより明確に説明するために、以下、実施例や従来技術の説明に用いられる図面について簡単に説明する。明らかに、以下の説明における図面は、本発明のいくつかの実施例に過ぎない。当業者であれば、これらの図面に基づいて創造的な作業を行うことなく他の図面を得ることもできる。
以下、本出願実施例における技術案について、本出願実施例における添付図面を参照しながら、明確かつ完全に説明する。説明される実施例は本出願の実施例の一部に過ぎず、全ての実施例ではないことは明らかである。本出願実施例に基づいて当業者によって創作的労働をすることなく得られる他の全ての実施例は、本出願の保護範囲内に含まれる。
本発明は、従来技術における絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの效率が低いという問題を解決するために、中高圧エネルギー変換システムを提供する。
具体的には、当該中高圧エネルギー変換システムは、システム通信モジュール、システム検出モジュール及びシステム補助電源、少なくとも１つのシステムコントローラー及び３つの位相回路を含み、３つの位相回路は、図１ａと図２ａに示すスター接続方法であってもよく、図１ｂと図２ｂに示すデルタ接続方法であってもよい。
図１ａ又は図１ｂを参照して、当該位相回路は、フィルタモジュール１０４と、複数のカスケードモジュール１０３と、複数の高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０２とを含み、
各カスケードモジュール１０３の出力端はカスケード接続され、カスケードの一端はフィルタモジュール１０４の入力端に接続され、カスケードの他端は当該位相回路の一方の出力端として機能し、
フィルタモジュール１０４の出力端は、当該位相回路の他方の出力端として機能し、
カスケードモジュール１０４の入力端は少なくとも１つの高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０２の出力端に接続され、
高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０２の入力端は共通ＤＣバスに接続される。
各カスケードモジュール１０３の出力端はカスケード接続され、カスケードの一端はフィルタモジュール１０４の入力端に接続され、カスケードの他端は当該位相回路の一方の出力端として機能し、
フィルタモジュール１０４の出力端は、当該位相回路の他方の出力端として機能し、
カスケードモジュール１０４の入力端は少なくとも１つの高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０２の出力端に接続され、
高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０２の入力端は共通ＤＣバスに接続される。
制御方式に関して、本実施例における高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターは、開ループ制御方式又は閉ループ制御方式を採用して、自体に接続されるカスケードモジュールの直流入力電圧を当該共通ＤＣバスの電圧に関連する指令値に調整する。
好ましくは、高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０２は、第１の主回路、第１の通信モジュール、第１の検出モジュール、第１の補助電源及び少なくとも１つの第１のコントローラーを含み、
第１のコントローラーは、第１の主回路に対する制御を実現し、高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの状態を検出して出力し、
第１の検出モジュールは、高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの電圧、電流、温度及びアークの検出を実現し、
第１の通信モジュールは、第１のコントローラーとシステムコントローラーとの間の通信を実現し、
第１の補助電源は、第１の通信モジュール、第１の検出モジュール及び第１のコントローラーに電力を供給する。
第１のコントローラーは、第１の主回路に対する制御を実現し、高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの状態を検出して出力し、
第１の検出モジュールは、高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの電圧、電流、温度及びアークの検出を実現し、
第１の通信モジュールは、第１のコントローラーとシステムコントローラーとの間の通信を実現し、
第１の補助電源は、第１の通信モジュール、第１の検出モジュール及び第１のコントローラーに電力を供給する。
好ましくは、第１のコントローラーが主回路に対する制御を実現する際に、具体的に、開ループ制御方式又は閉ループ制御方式を採用することができる。
開ループ制御方式を採用する際に、所望の第１の主回路の入力出力電圧値の関係に基づいて、第１の主回路に対する固定制御値を設定して、固定制御値で、当該第１の主回路に接続されたカスケードモジュールの直流入力電圧を指令値に調整することができる。当該固定制御値とは、第１の主回路に使用されるトポロジに対応する変調方法に応じる指令制御値であり、例えば、共振トポロジの第１の主回路の場合、固定スイッチ周波数を採用してもよく、固定スイッチ周波数に加えて固定デューティ比を採用してもよい。デュアルアクティブＤＣ／ＤＣトポロジの第１の主回路の場合、固定位相シフト角を採用してもよく、これらに限定せず、具体的な適用環境に応じて決定してもよく、いずれも本出願の保護の範囲内に含まれる。
閉ループ制御方式を採用する際に、主に、第１の主回路に接続されたカスケードモジュールの直流入力電圧を指令値に調整するように、第１の主回路におけるスイッチ管の動作を制御する。具体的な実際の適用では、第１の主回路に使用されるトポロジに応じて具体的な変調方法を確定する必要があり、例えば、共振トポロジの第１の主回路の場合、スイッチ周波数変調を採用してもよく、スイッチ周波数に加えてデューティ比変調を採用してもよく、デュアルアクティブＤＣ／ＤＣトポロジの第１の主回路の場合、位相シフト角変調を採用してもよい。また、当該指令値は、サンプリングされる第１の主回路の入力電圧（即ち、共通ＤＣバスの電圧）を基準値としてもよく、サンプリングされる第１の主回路の入力電圧に第２の係数ｋを乗算して得られる積を基準値としてもよく、ここでは限定されず、具体的な適用環境に応じて決定してもよく、いずれも本出願の保護範囲に含まれる。例えば、当該高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターとして、変圧比が１：１である絶縁型ＬＣ直列共振コンバータを使用することを例とし、第１の主回路の入力電圧を直接に指令値に設置し、即ち、第２の係数ｋを１に設置することができる。この場合、当該指令値を入力電圧より小さく設置することもでき、例えば、第２の係数ｋを０．９９に設置し、これは主にあるタイプの絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターのゲイン調整能力が限られていることを考慮しており、共振式コンバーターを例として、ある負荷条件で、共振インダクタンスコンデンサパラメータの差により、入力電圧に追従するように出力電圧を調整する場合、つまり、ゲインが１である場合に、大きなスイッチング周波数を調整する必要がある可能性があるか、又は、実現できない可能性もある。当該高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターのゲイン調整能力は、係数ｋによって適切に拡大できる。例えば、当該高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターとして、変圧比が２：１である絶縁型ＬＬＣ直列共振コンバータを使用することを例とし、第１の主回路の入力電圧を直接に指令値に設置し、即ち、第２の係数ｋを１に設置することができる。第１の主回路の入力電圧の１／２を直接に指令値に設置し、即ち、第２の係数ｋを０．５に設置することもでき、これは主に、変圧比の関係を考慮しており、同様に、この場合、指令値を入力電圧の１／２よりも小さく設置することができ、例えば、第２の係数ｋを０．４９に設置し、これは、変圧比を考慮するだけでなく、あるタイプの絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターのゲイン調整能力が限られていることも考慮しており、第２の係数ｋによって当該高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターのゲイン調整能力を適切に拡大できる。具体的な理由は上記と同じであり、ここでは繰り返さない。
これに対応して、当該中高圧エネルギー変換システムにおいて、
システム検出モジュールは、当該中高圧エネルギー変換システムの電圧、電流、温度及びアークの検出を実現し、
システム通信モジュールは、当該システムコントローラーと３つの前記位相回路と外部との間の通信を実現し、
システム補助電源は、当該システム通信モジュール、当該システム検出モジュール及び当該システムコントローラーに電力を供給し、
システムコントローラーは、少なくとも電圧電流デュアルループ制御方式を採用して、当該共通ＤＣバスの電圧に関連するパラメータに基づいて、３相の各カスケードモジュール１０３に送信される３相変調指令を算出することで、３つの位相回路に対するオングリッド制御を実現する。
システム検出モジュールは、当該中高圧エネルギー変換システムの電圧、電流、温度及びアークの検出を実現し、
システム通信モジュールは、当該システムコントローラーと３つの前記位相回路と外部との間の通信を実現し、
システム補助電源は、当該システム通信モジュール、当該システム検出モジュール及び当該システムコントローラーに電力を供給し、
システムコントローラーは、少なくとも電圧電流デュアルループ制御方式を採用して、当該共通ＤＣバスの電圧に関連するパラメータに基づいて、３相の各カスケードモジュール１０３に送信される３相変調指令を算出することで、３つの位相回路に対するオングリッド制御を実現する。
当該システムコントローラーにおける制御方式は、少なくとも電圧電流デュアルループ制御方式を含むので、必要に応じて、当該システムコントローラーは、少なくとも、電圧指令設定ユニット、電圧フィードバック取得ユニット、第１の減算器、電圧ループコントローラー、電流指令取得ユニット、電流フィードバック取得ユニット、第２の減算器及び電流ループコントローラーを含む。
電圧指令設定ユニットは、電圧ループ制御指令値を設定し、当該電圧ループ制御指令値は、全てのカスケードモジュールの直流入力電圧の合計値であってもよく、１相における全てのカスケードモジュールの直流入力電圧の合計値であってもよく、３相の単一のカスケードモジュールの直流入力電圧の平均値であってもよく、共通ＤＣバスの電圧値であってもよい。また、この設定の電圧ループ制御指令値は、固定値であってもよいし、一定範囲内で変動する値であってもよい。ここで限定されず、具体的な適用環境に応じて決定してもよく、いずれも本願の保護範囲に含まれる。
電圧フィードバック取得ユニットは、電圧ループフィードバック値を取得し、当該電圧ループフィードバック値は、各カスケードモジュール１０３の直流入力電圧又は共通ＤＣバス電圧をサンプリングすることによって値を計算することができる。具体的には、当該電圧ループフィードバック値の計算は、３相の全てのカスケードモジュールの直流入力電圧を累積して合計して取得してもよく、又は、３相の全てのカスケードモジュールの直流入力電圧を累積して合計した値を３で割って取得してもよく、累積して合計した値をカスケードモジュール１０３の数で平均して取得してもよい。又は、サンプリングして得られた実際の共通ＤＣバス電圧に係数ｋｂｕｓを乗算した値を当該電圧ループフィードバック値としてもよい。また、当該電圧ループフィードバック値の計算は、サンプリングして得られた共通ＤＣバス電圧値、高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０２の入力出力電圧の比、対応するカスケードモジュール１０３の数に基づいて、これら３つの関係を利用して、３相の全てのカスケードモジュールの直流入力電圧の和、又は、１相の全てのカスケードモジュールの直流入力電圧の和、又は、カスケードモジュールの入力電圧の平均値を等価計算してもよく、上記の電圧ループ制御指令値に従って適用すればよい。共通ＤＣバスの電圧値が電圧ループ制御指令値に設定される場合には、共通ＤＣバスの実際の電圧値を当該電圧ループフィードバック値として直接サンプリングするか、又は、サンプリングして得られた共通ＤＣバスの実際の電圧に第１の係数ｋｂｕｓを乗算した値を当該電圧ループフィードバック値としてもよい。ここで限定されず、具体的な適用環境に応じて決定してもよく、本願の保護範囲に含まれる。
具体的な実際の適用では、電圧ループの入力設定は、以下の場合に分けられ、
当該電圧ループ制御指令値は当該共通ＤＣバスの電圧値であり、当該電圧ループフィードバック値はサンプリングして得られた当該共通ＤＣバスの実際電圧値であるか、又は、サンプリングして得られた当該共通ＤＣバスの実際電圧値に第１の係数ｋｂｕｓを乗算した値である。
当該電圧ループ制御指令値は当該共通ＤＣバスの電圧値であり、当該電圧ループフィードバック値はサンプリングして得られた当該共通ＤＣバスの実際電圧値であるか、又は、サンプリングして得られた当該共通ＤＣバスの実際電圧値に第１の係数ｋｂｕｓを乗算した値である。
又は、当該電圧ループ制御指令値は３相の各カスケードモジュールの直流入力電圧の合計値であり、当該電圧ループフィードバック値は３相の各カスケードモジュールの直流入力電圧の和であるか、又は、サンプリングして得られた当該共通ＤＣバスの実際電圧値、当該高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの入力出力電圧の比及び接続される当該カスケードモジュールの数に基づいて、等価計算された３相の各カスケードモジュールの直流入力電圧の和である。
又は、当該電圧ループ制御指令値は１相内の各カスケードモジュールの直流入力電圧の合計値であり、当該電圧ループフィードバック値は３相の各カスケードモジュールの直流入力電圧の和を３で割って得られる値であるか、又は、サンプリングして得られた当該共通ＤＣバスの実際の電圧値、当該高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの入力出力電圧の比及び接続される当該カスケードモジュールの数に基づいて、等価計算された１相内の各カスケードモジュールの直流入力電圧の和である。
又は、当該電圧ループ制御指令値は３相の単一の当該カスケードモジュールの直流入力電圧の平均値であり、当該電圧ループフィードバック値は３相の各カスケードモジュールの直流入力電圧の和を当該カスケードモジュールの総数で割って得られた平均値であるか、又は、サンプリングして得られた当該共通ＤＣバスの実際の電圧値、当該高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの入力出力電圧の比及び接続される当該カスケードモジュールの数に基づいて、等価計算された当該カスケードモジュールの入力電圧平均値である。
第１の減算器は、電圧ループ制御指令値から電圧ループフィードバック値を差し引いた第１の差分を算出し、
電圧ループコントローラーは、第１の差分に基づいて有効電流ループ指令値を取得し、当該電圧ループコントローラーはＰＩＤコントローラー、滑膜コントローラー、ヒステリシスコントローラー等であってもよい。ここで限定されず、具体的な適用環境に応じて決定してもよく、いずれも本願の保護範囲に含まれる。
電圧ループコントローラーは、第１の差分に基づいて有効電流ループ指令値を取得し、当該電圧ループコントローラーはＰＩＤコントローラー、滑膜コントローラー、ヒステリシスコントローラー等であってもよい。ここで限定されず、具体的な適用環境に応じて決定してもよく、いずれも本願の保護範囲に含まれる。
電流指令取得ユニットは、電流ループ指令値を取得し、電流ループ指令値は、有効電流ループ指令値及び無効電流ループ指令値を含み、当該無効電流ループ指令値は実際の必要に応じて例えば０又は他の値に設定することができ、ここで限定されず、具体的な適用環境に応じて決定してもよく、いずれも本願の保護範囲に含まれる。
電流フィードバック取得ユニットは、電流ループフィードバック値を取得し、当該電流ループフィードバック値は３相オングリッド電流をサンプリングすることによって得られるものである。
第２の減算器は、電流ループ指令値から電流ループフィードバック値を差し引いた第２の差分を算出する。
電流ループコントローラーは、第２の差分に基づいて３相変調指令を取得し、ここで、電力網電圧フィードフォワード制御を追加してもよい。当該電流ループコントローラーはＰＩＤコントローラー、滑膜コントローラー、ヒステリシスコントローラーなどであってもよい。ここで限定されず、具体的な適用環境に応じて決定してもよく、いずれも本願の保護範囲に含まれる。当該３相変調指令は、それぞれ３相の各カスケードモジュール１０３に配分され、且つ、当該３相変調指令は、３相にそれぞれ送信される３つの電圧変調波を含み、各相内の各カスケードモジュール１０３で受信される電圧変調波は同じである。具体的には、各相で受信される電圧変調波はそれぞれ１２０°異なってもよく、ここで限定されず、具体的な適用環境に応じて決定してもよく、いずれも本願の保護範囲に含まれる。
第２の減算器は、電流ループ指令値から電流ループフィードバック値を差し引いた第２の差分を算出する。
電流ループコントローラーは、第２の差分に基づいて３相変調指令を取得し、ここで、電力網電圧フィードフォワード制御を追加してもよい。当該電流ループコントローラーはＰＩＤコントローラー、滑膜コントローラー、ヒステリシスコントローラーなどであってもよい。ここで限定されず、具体的な適用環境に応じて決定してもよく、いずれも本願の保護範囲に含まれる。当該３相変調指令は、それぞれ３相の各カスケードモジュール１０３に配分され、且つ、当該３相変調指令は、３相にそれぞれ送信される３つの電圧変調波を含み、各相内の各カスケードモジュール１０３で受信される電圧変調波は同じである。具体的には、各相で受信される電圧変調波はそれぞれ１２０°異なってもよく、ここで限定されず、具体的な適用環境に応じて決定してもよく、いずれも本願の保護範囲に含まれる。
具体的な実際の適用では、３相変調指令を生成する上記の過程で、常用のｄｑ／ａｂｃ変換方法を採用することができ、即ち、電圧ループ出力をｄ軸電流ループの入力として、無効電流指令をｑ軸電流ループの入力として、３相電力網電流をａｂｃ／ｄｑ変換してｄ軸電流フィードバック値及びｑ軸電流フィードバック値を取得し、その後、ｄ軸電流ループとｑ軸電流ループ出力（電力網電圧フィードフォワード値を含んでもよいし含まなくてもよい）をｄｑ／ａｂｃ変換した後、３相の変調電圧、即ち、各電圧変調波における各ノードを得ることができる。
カスケードモジュール１０３では、主に、第２の主回路、第２の通信モジュール、第２の検出モジュール、第２の補助電源及び少なくとも１つの第２のコントローラーを含み、
第２のコントローラーは、システムコントローラーの制御指令に基づいて第２の主回路に対する制御を完成し、
第２の検出モジュールは、カスケードモジュールの電圧、電流、温度及びアークの検出を実現し、
第２の通信モジュールは、第２のコントローラーとシステムコントローラーとの間の通信を実現し、
第２の補助電源は、第２の通信モジュール、第２の検出モジュール及び第２のコントローラーに電力を供給する。
第２のコントローラーは、システムコントローラーの制御指令に基づいて第２の主回路に対する制御を完成し、
第２の検出モジュールは、カスケードモジュールの電圧、電流、温度及びアークの検出を実現し、
第２の通信モジュールは、第２のコントローラーとシステムコントローラーとの間の通信を実現し、
第２の補助電源は、第２の通信モジュール、第２の検出モジュール及び第２のコントローラーに電力を供給する。
システムコントローラーにおける制御方式に対応して、好ましくは、当該第２のコントローラーがシステムコントローラーの制御指令に基づいて第２の主回路に対する制御を完成する際に、具体的に、
当該３相変調指令における変調電圧とサンプリングして得られた第２の主回路の実際の直流入力電圧とを比較して正規化変調波を取得してから、具体的な変調計算を行って、正規化変調波に基づいて第２の主回路におけるスイッチ管の動作を制御する正規化ユニットとして機能する。
当該３相変調指令における変調電圧とサンプリングして得られた第２の主回路の実際の直流入力電圧とを比較して正規化変調波を取得してから、具体的な変調計算を行って、正規化変調波に基づいて第２の主回路におけるスイッチ管の動作を制御する正規化ユニットとして機能する。
本実施例による高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター、システムコントローラー及び３相カスケードモジュール１０３が組み合わせられる制御方式は、各高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターが同じ方式でモジュラー制御を実現するようにし、従来技術におけるカップリング制御を実行せず電流共有を実現することができ、従来の制御方式と比べると、本実施例方案は、システム制御の複雑性を大幅に低減し、簡単に実行しやすく、制御コストを低減し、システム出力の安定性及び信頼性を向上することができる。
本発明の別の実施例は、具体的な中高圧エネルギー変換システムをさらに提供し、上記の実施例及び図１ａから図５ｃに基づいて、必要に応じて、カスケードモジュール１０３は、Ｈブリッジトポロジ（図３に示す）、ＮＰＣフルブリッジトポロジＮＰＣハーフブリッジトポロジ、ＡＮＰＣフルブリッジトポロジ、ＡＮＰＣハーフブリッジトポロジ、Ｔ型フルブリッジトポロジ、Ｔ型３レベルハーフブリッジトポロジ、フライングコンデンサフルブリッジトポロジ及び混合型５レベルフルブリッジトポロジのうちのいずれかである。
必要に応じて、高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０２は、電力一方向共振コンバーター、電力双方向共振コンバーター、電力一方向非共振コンバーター及び電力双方向非共振コンバーターのうちのいずれか１つである。具体的には、高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０２内の主回路は、ＬＣ直列共振トポロジ（図４ａに示す）、ＬＬＣ直列共振トポロジ（図４ｂに示す）、デュアルアクティブＤＣ／ＤＣトポロジ（図４ｃに示す）、フルブリッジＤＣ／ＤＣトポロジ（図４ｄに示す）、電力双方向ＬＣ直列共振トポロジ（図示せず）及び電力双方向ＬＬＣ直列共振トポロジ（図示せず）のうちのいずれか１つを採用することができる。勿論、具体的な適用環境に応じて他の形態のトポロジを選択することができ、これは特に限定せず、いずれも本出願の保護範囲内にある。
実際の適用では、フィルタモジュール１０４は、図１と図２と図５ａに示すＬフィルタ、図５ｂに示すＬＣフィルタ、図５ｃに示すＬＣＬフィルタ及び図示しない高次フィルタのうちのいずれか１つであってもよく、勿論、具体的な適用環境に応じて他の形態のトポロジを選択してもよく、これは特に限定せず、いずれも本出願の保護範囲内にある。
また、上述実施例で説明した制御方式は、太陽光発電コンポーネントを備えた太陽光発電システムに適用してもよいし、電力網電気エネルギーを受信するエネルギールーターシステムに適用してもよく、つまり、当該共通ＤＣバスは、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ、最大電力点追従）制御を実現するための複数のＭＰＰＴ装置によって少なくとも１つの太陽光発電コンポーネントに接続してもよいし、当該共通ＤＣバスは、直流電力網に接続してもよく、又は、当該共通ＤＣバスは、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターにより負荷及び／又はバッテリに接続してもよい。要するに、当該共通ＤＣバスは少なくとも直流電力を取得することができ、上述制御方式によって交流電力網のオングリッド機能を実現することができ、これに基づいて、当該共通ＤＣバスは直流電力をバッテリ又は負荷に出力することができる。ここで限定せず、具体的な適用環境に応じて決定してもよく、いずれも本願の保護範囲に含まれる。
図１ａと図１ｂでは、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０１をＭＰＰＴ制御を実現するＭＰＰＴ装置とし、各非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０１の出力端は共通ＤＣバスに接続するか、又は、少なくとも２つの非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０１の出力端を直列に接続した後、共通ＤＣバス（図示せず）に並列に接続してもよい。
各非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０１の入力端は、太陽光発電システムにおける直流電源に接続し、必要に応じて、当該直流電源はバッテリ又は少なくとも１つの太陽光発電コンポーネントであり、この場合、各非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０１で、少なくとも１つの非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０１の入力端はバッテリに接続され、且つ、少なくとも１つの非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０１の入力端は少なくとも１つの太陽光発電コンポーネントに接続される。
又は、図２ａ及び図２ｂに示すように、コンポーネントレベルのオプティマイザをＭＰＰＴ制御を実現するＭＰＰＴ装置とし、各オプティマイザの入力端は少なくとも１つのバッテリ又は太陽光発電コンポーネントに接続され、複数のオプティマイザの出力端は直列に接続されてオプティマイザグループを形成する。少なくとも１つのオプティマイザグループは当該共通ＤＣバスに接続されるか、又は、少なくとも１つのオプティマイザグループはコンバイナボックスを通じて、共通ＤＣバス（図示せず）に接続される。
非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０１をＭＰＰＴ装置として使用するか、コンポーネントレベルのオプティマイザをＭＰＰＴ装置として使用するかにかかわらず、高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０２の代わりにＭＰＰＴ制御を実現できれば、いずれも本出願の保護範囲に含まれる。
具体的な実際の設計過程では、従来技術における高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０２のＭＰＰＴ制御機能が各ＭＰＰＴ装置に引き渡されるので、高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０２は接続された太陽光発電パネルに対するＭＰＰＴ制御及びリアルタイム電圧調整を必要としないので、高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０２のゲイン範囲、即ち、出力電圧と入力電圧の比のゲイン最大値を出力電圧と入力電圧の比のゲイン最小値で割って得た商を小さく設計することができ、具体的には、当該高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０２のゲイン範囲を１以上１．５未満にすることができ、例えば１．５倍以下に設計し、さらに、当該高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０２を、固定ゲインに設計し、開ループ制御を行ってもよく、これにより、高周波トランスの圧力を直接低減することができ、高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０２の制御機能をより簡素化することができ、高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０２の設計の難易度やシステムコストを低減することができる。
好ましくは、当該ＭＰＰＴ装置例えば、図１ａ及び図１ｂに示す非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０１は、第３の主回路、第３の通信モジュール、第３の検出モジュール、第３の補助電源及び少なくとも１つの第３のコントローラーを含み、
第３のコントローラーは、システムコントローラーの制御指令に基づいて第３の主回路に対する制御を完成して、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの状態を検出して出力する。第３の主回路に対する制御は、第３の主回路におけるスイッチ管の動作を制御することによって実現されるＭＰＰＴ制御、及び、オフ、待機、起動指令に対する応答制御などを含み、
第３の検出モジュールは、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの電圧、電流、温度及びアーク検出を実現し、
第３の通信モジュールは、第３のコントローラーとシステムコントローラーとの間の通信を実現し、
第３の補助電源は、第３の通信モジュール、第３の検出モジュール及び第３のコントローラーに電力を供給する。
第３のコントローラーは、システムコントローラーの制御指令に基づいて第３の主回路に対する制御を完成して、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの状態を検出して出力する。第３の主回路に対する制御は、第３の主回路におけるスイッチ管の動作を制御することによって実現されるＭＰＰＴ制御、及び、オフ、待機、起動指令に対する応答制御などを含み、
第３の検出モジュールは、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの電圧、電流、温度及びアーク検出を実現し、
第３の通信モジュールは、第３のコントローラーとシステムコントローラーとの間の通信を実現し、
第３の補助電源は、第３の通信モジュール、第３の検出モジュール及び第３のコントローラーに電力を供給する。
具体的な実際の適用では、当該中高圧エネルギー変換システムのシステムコントローラー、カスケードモジュール１０３における第１のコントローラー、高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０２における第２のコントローラー及び非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーター１０１における第３のコントローラーは、いずれも複数であってもよく、且つ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央演算処理装置）、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ、マイクロコントロールユニット）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、デジタル信号プロセッサー）、ＡＲＭプロセッサー、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ-Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、フィールドプログラマブルゲートアレイ）、ＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ、複合プログラマブルロジックデバイス）及びＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｒｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ、特定用途向け集積回路）チップのうちいずれか１つによって実現することができ、具体的な適用環境に応じて決定し、ここで特に限定せず、いずれも本出願の保護範囲内に含まれる。
上記の各通信モジュール、検出モジュール及び補助電源の具体的な実現形態は、具体的な適用環境に応じて決定してもよく、ここで特に限定せず、いずれも本出願の保護範囲内に含まれる。
本実施例では、高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの部分的な制御方式と非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの部分的な制御方式は、ＤＣ／ＤＣコンバーターに応じて独立して実行することができ、真のモジュラー設計を実現し、システム設計、施工設置、および後期運用とメンテナンスの難しさを軽減する。
他の原理は、前述の実施例と同じであり、ここで、詳細な説明を省略する。
本明細書における各実施例は、漸進的に記載されており、各実施例について、他の実施例との相違点を重点に説明し、各実施例の間の同じ又は類似の部分について、互いに参照すればよい。実施例に開示された装置について、実施例に開示された方法に対応するため、その説明は比較的簡単であり、関連部分はその説明を参照すればよい。
上記は、本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を何ら限定するものではない。本発明は、好ましい実施例によって以上のように説明したが、本発明を限定することを意図するものではない。当業者は、本発明の技術的方案から逸脱することなく、上記の技術内容を用いて、本発明の技術的方案に多くの可能な変形及び修正を加えることができ、又は、それらを同等の変形例に変更することができる。従って、本発明の技術的方案から逸脱することなく、本発明の技術的本質に基づく上記の実施例に対する任意の単純な改変、均等物、及び変形は全て、本発明の技術的方案の保護の範囲内に入る。
Claims (11)
- 少なくとも１つのシステムコントローラーと、スター又はデルタ接続方法でオングリッドされる３つの位相回路とを含む中高圧エネルギー変換システムであって、
前記位相回路は、フィルタモジュールと、複数のカスケードモジュールと、複数の高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターとを含み、
各前記カスケードモジュールの出力端は、カスケード接続され、カスケードの一端は前記フィルタモジュールの入力端に接続され、カスケードの他端は前記位相回路の一方の出力端として機能し、
前記フィルタモジュールの出力端は、前記位相回路の他方の出力端として機能し、
前記カスケードモジュールの入力端は、少なくとも１つの前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力端に接続され、
前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの入力端は、共通ＤＣバスに接続され、
前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターは、開ループ制御方式又は閉ループ制御方式を使用して、前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターに接続されたカスケードモジュールの直流入力電圧を、前記共通ＤＣバスの電圧に関連する指令値に調整し、
前記システムコントローラーは、少なくとも電圧電流デュアルループ制御方式を使用して、前記共通ＤＣバスの電圧に関連するパラメータに基づいて、３相の各前記カスケードモジュールに送信する３相変調指令を計算することで、３つの前記位相回路に対するオングリッド制御を実現して、各前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターは同じ方式でモジュラー制御を実現し、
前記共通ＤＣバスは、最大電力点追従ＭＰＰＴ制御を実現するためのＭＰＰＴ装置によって少なくとも１つの太陽光発電コンポーネントに接続され、
前記ＭＰＰＴ装置として、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターを使用する
ことを特徴とする中高圧エネルギー変換システム。 - 前記システムコントローラーは、少なくとも、
電圧ループ制御指令値を設定するための電圧指令設定ユニットと、
電圧ループフィードバック値を取得するための電圧フィードバック取得ユニットと、
前記電圧ループ制御指令値から前記電圧ループフィードバック値を差し引いた第１の差分を算出するための第１の減算器と、
前記第１の差分に基づいて有効電流ループ指令値を取得するための電圧ループコントローラーと、
前記有効電流ループ指令値と無効電流ループ指令値が含まれる電流ループ指令値を取得するための電流指令取得ユニットと、
電流ループフィードバック値を取得するための電流フィードバック取得ユニットと、
前記電流ループ指令値から前記電流ループフィードバック値を差し引いた第２の差分を算出するための第２の減算器と、
前記第２の差分に基づいて前記３相変調指令を取得するための電流ループコントローラーと、を含み、
前記３相変調指令は、各相にそれぞれ送信する３つの電圧変調波を含み、各相内の前記カスケードモジュールで受信される前記電圧変調波は同じである、
ことを特徴とする請求項１に記載の中高圧エネルギー変換システム。 - 前記電圧ループ制御指令値は、前記共通ＤＣバスの電圧値であり、前記電圧ループフィードバック値は、サンプリングして得られた前記共通ＤＣバスの実際の電圧値であるか、又は、サンプリングして得られた前記共通ＤＣバスの実際の電圧値に第１の係数ｋｂｕｓを乗算した値であり、
又は、前記電圧ループ制御指令値は、３相の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の合計値であり、前記電圧ループフィードバック値は、３相の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の和であるか、又は、サンプリングして得られた前記共通ＤＣバスの実際の電圧値、前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの入力電圧と出力電圧との比、及び接続される前記カスケードモジュールの数に基づいて、等価算出された３相の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の和であり、
又は、前記電圧ループ制御指令値は、１相内の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の合計値であり、前記電圧ループフィードバック値は、３相の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の和を３で割った値であるか、又は、サンプリングして得られた前記共通ＤＣバスの実際の電圧値、前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの入力電圧と出力電圧との比、及び接続される前記カスケードモジュールの数に基づいて、等価算出された１相内の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の和であり、
又は、前記電圧ループ制御指令値は、３相の単一の前記カスケードモジュールの直流入力電圧の平均値であり、前記電圧ループフィードバック値は、３相の各前記カスケードモジュールの直流入力電圧の和を前記カスケードモジュールの総数で割った平均値であるか、又は、サンプリングして得られた前記共通ＤＣバスの実際の電圧値、前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの入力電圧と出力電圧との比、及び接続される前記カスケードモジュールの数に基づいて、等価算出された前記カスケードモジュールの入力電圧の平均値である、
ことを特徴とする請求項２に記載の中高圧エネルギー変換システム。 - システム通信モジュール、システム検出モジュール及びシステム補助電源をさらに含み、
前記システム検出モジュールは、前記中高圧エネルギー変換システムの電圧、電流、温度及びアークの検出を実現するためのものであり、
前記システム通信モジュールは、前記システムコントローラーと３つの前記位相回路と外部との間の通信を実現するためのものであり、
前記システム補助電源は、前記システム通信モジュール、前記システム検出モジュール及び前記システムコントローラーに電力を供給するためのものである、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の中高圧エネルギー変換システム。 - 前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターは、第１の主回路、第１の通信モジュール、第１の検出モジュール、第１の補助電源、及び少なくとも１つの第１のコントローラーを含み、
前記第１のコントローラーは、前記第１の主回路に対する制御を実現して、前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの状態を検出して出力するためのものであり、
前記第１の検出モジュールは、前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターの電圧、電流、温度及びアークの検出を実現するためのものであり、
前記第１の通信モジュールは、前記第１のコントローラーと前記システムコントローラーとの間の通信を実現するためのものであり、
前記第１の補助電源は、前記第１の通信モジュール、前記第１の検出モジュール及び前記第１のコントローラーに電力を供給するためのものである、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の中高圧エネルギー変換システム。 - 前記第１のコントローラーが前記主回路に対する制御を実現する際に、具体的に、
開ループ制御方式を採用して、所望の前記第１の主回路の入力出力電圧値の関係に基づいて、前記第１の主回路に対する固定制御値を設定して、前記固定制御値で、前記第１の主回路に接続されるカスケードモジュールの直流入力電圧を前記指令値に調整し、
又は、閉ループ制御方式を採用して、前記第１の主回路に接続されるカスケードモジュールの直流入力電圧を前記指令値に調整するように、前記第１の主回路におけるスイッチ管の動作を制御する、
ことを特徴とする請求項５に記載の中高圧エネルギー変換システム。 - 前記指令値は、サンプリングされる前記共通ＤＣバスの電圧の値であるか、又は、
サンプリングして得られた前記共通ＤＣバスの電圧に第２の係数ｋを乗算した積の値である、
ことを特徴とする請求項６に記載の中高圧エネルギー変換システム。 - 前記カスケードモジュールは、第２の主回路、第２の通信モジュール、第２の検出モジュール、第２の補助電源及び少なくとも１つの第２のコントローラーを含み、
前記第２のコントローラーは、前記システムコントローラーの制御指令に基づいて前記第２の主回路に対する制御を完成するためのものであり、
前記第２の検出モジュールは、前記カスケードモジュールの電圧、電流、温度及びアークの検出を実現するためのものであり、
前記第２の通信モジュールは、前記第２のコントローラーと前記システムコントローラーとの間の通信を実現するためのものであり、
前記第２の補助電源は、前記第２の通信モジュール、前記第２の検出モジュール及び前記第２のコントローラーに電力を供給するためのものである、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の中高圧エネルギー変換システム。 - 前記第２のコントローラーが前記システムコントローラーの制御指令に基づいて前記第２の主回路に対する制御を完成する際に、具体的に、
前記３相変調指令における変調電圧とサンプリングして得られた前記第２の主回路の実際の直流入力電圧とを比較して正規化変調波を取得し、前記第２の主回路におけるスイッチ管の動作を前記正規化変調波に基づいて制御する、
ことを特徴とする請求項８に記載の中高圧エネルギー変換システム。 - 前記カスケードモジュールは、Ｈブリッジトポロジ、ＮＰＣフルブリッジトポロジ、ＮＰＣハーフブリッジトポロジ、ＡＮＰＣフルブリッジトポロジ、ＡＮＰＣハーフブリッジトポロジ、Ｔ型フルブリッジトポロジ、Ｔ型３レベルハーフブリッジトポロジ、フライングコンデンサフルブリッジトポロジ及び混合型５レベルフルブリッジトポロジのうちのいずれか１つであり、
前記高圧絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバーターにおける主回路は、ＬＣ直列共振トポロジ、ＬＬＣ直列共振トポロジ、双方向電力ＬＣ直列共振トポロジ、双方向電力ＬＬＣ直列共振トポロジ、デュアルアクティブＤＣ／ＤＣトポロジ及びフルブリッジＤＣ／ＤＣトポロジのうちのいずれか１つである、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の中高圧エネルギー変換システム。 - 前記ＭＰＰＴ装置は、第３の主回路、第３の通信モジュール、第３の検出モジュール、第３の補助電源及び少なくとも１つの第３のコントローラーを含み、
前記第３のコントローラーは、前記システムコントローラーの制御指令に基づいて前記第３の主回路に対する制御を完成し、前記ＭＰＰＴ装置の状態を検出して出力するためのものであり、前記第３の主回路に対する制御は、前記第３の主回路におけるスイッチ管動作を制御することによって実現されるＭＰＰＴ制御を含み、
前記第３の検出モジュールは、前記ＭＰＰＴ装置の電圧、電流、温度及びアークの検出を実現するためのものであり、
前記第３の通信モジュールは、前記第３のコントローラーと前記システムコントローラーとの間の通信を実現するためのものであり、
前記第３の補助電源は、前記第３の通信モジュール、前記第３の検出モジュール及び前記第３のコントローラーに電力を供給するためのものである、
ことを特徴とする請求項１に記載の中高圧エネルギー変換システム。
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