[發明專利]一種分布式模塊化并網發電系統及其控制方法

無效

• 申請號: 200910234501.5
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN101702523A
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發明（設計）人: 張犁;馮蘭蘭;邢巖
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M3/155;H02M7/537
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種發電系統，尤其涉及一種分布式模塊化并網發電系統及其控制方法，屬于電力電子變換及并網發電領域。

背景技術

隨著傳統燃料能源的緊缺，太陽能、風能等可再生能源由于其具有環保、無能源消耗等諸多優點，逐漸得到了廣泛的關注和研究。

目前的分布式光伏發電系統主要是在DC/DC變換器處實現分布式并聯，即一個光伏陣列分別與一個DC/DC變換器連接，實現最大功率跟蹤，避免集中式的光伏陣列所導致的相互影響，提高最大功率跟蹤的效率，DC/DC變換器輸出并聯后通過一個大容量集中式逆變器進行DC/AC變換，把能量送入電網，因此，在光伏陣列輸出功率較小時，DC/AC變換器工作在輕載狀態，導致DC/AC變換器的效率較低，降低了整個光伏發電系統的效率。

針對這一缺點，有人提出了采用模塊化的DC/DC和DC/AC模塊作為并網逆變模塊，通過集中顯示控制模塊將并網總功率除以并網逆變模塊單模塊功率，獲得整數N；然后對各并網逆變模塊進行控制，使第1號～第N號并網逆變模塊處于滿負荷工作狀態，第N+1號并網逆變模塊受MPPT調節控制，將大于N+1號的并網逆變模塊全部關閉，從而使光伏并網發電系統整機始終工作在最大效率狀態。但是該方法需要控制信號互連線，增加了系統的復雜性，且由于其采用集中式光伏陣列，降低了光伏陣列的最大功率跟蹤效果。

發明內容

本發明針對背景技術中并網發電技術存在的缺陷，而提出一種無集中控制模塊、無控制信號互連線、最大功率跟蹤效率高、尤其適用于光伏發電的分布式模塊化并網發電系統及其控制方法。

本發明的分布式模塊化并網發電系統，包括直流電源、DC/DC變換器和DC/AC變換器，所述直流電源包括n個子直流電源，所述DC/DC變換器包括n個子DC/DC變換器，所述DC/AC變換器包括n個子DC/AC變換器，n為大于1的自然數，每個子直流電源的輸出端均串接一個子DC/DC變換器后連入直流母線，每個子DC/AC變換器的輸入端均接入直流母線，每個子DC/AC變換器的輸出端均連入電網母線。

所述n個子DC/DC變換器之間無控制信號互連線，所述n個子DC/AC變換器之間也無控制信號互連線。

基于上述分布式模塊化并網發電系統的控制方法，所有子DC/DC變換器的控制過程相同，所有子DC/AC變換器的控制過程相同，具體內容如下：

(一)子DC/DC變換器的控制過程分如下兩種情況：

A.當直流電源為可再生能源電源時，子DC/DC變換器的控制過程如下：

可再生能源電源的輸出電壓V_PV和輸出電流I_PV經過MPPT調節后得到子DC/DC變換器的輸入電壓反饋信號，該信號與子DC/DC變換器的輸入電壓采樣信號V_if經過電壓調節后得到兩者的誤差信號，該誤差信號與三角載波信號v_st交截得到該子DC/DC變換器開關管的驅動信號G_S1，控制該子DC/DC變換器將能量輸入直流母線；

B.當直流電源為直流電壓源時，子DC/DC變換器的控制過程如下：

輸入功率給定信號P_ref除以輸入電源電壓采樣信號V_i得到輸入電流給定信號，該信號與輸?入電流反饋信號I_p經過電壓調節后得到兩者的誤差信號，該誤差信號與三角載波信號v_st交截得到該子DC/DC變換器開關管的驅動信號G_S1，控制該子DC/DC變換器將能量輸入直流母線；

(二)子DC/AC變換器的控制過程：

直流母線電壓給定信號V_ref與直流母線電壓反饋信號BUS進行電壓調節后，對電壓調節器的輸出進行限幅，以限定該子DC/AC變換器的滿載輸出功率；

當電壓調節器正向飽和時，該子DC/AC變換器輸出滿載功率；

當電壓調節器負向飽和時，該子DC/AC變換器輸出功率為零；

限幅后的信號乘以電網電壓相位信號PLL后與并網電流反饋信號I_f進行電流調節，電流調節后的輸出信號與三角載波信號v_st進行調制，得到該子DC/AC變換器四個開關管的驅動信號G₁、G₂、G₃、G₄；

當電壓調節器的輸出小于封鎖驅動的閥值信號DRV時，封鎖該子DC/AC變換器的開關管驅動；