[發(fā)明專利]一種高低壓端口短路故障的光伏多端口直流保護(hù)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010597578.5
• 申請(qǐng)日: 2020-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN111711173B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉飛;莊一展;劉舟揚(yáng);黃艷輝;張祥靜;查曉明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué);國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司
• 主分類號(hào): H02H7/12
• 分類號(hào): H02H7/12;H02M1/32;H02J1/10;H02S40/30
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 許蓮英

本發(fā)明公開了一種高低壓端口短路故障的光伏多端口直流保護(hù)系統(tǒng)，包括多個(gè)隔離型光伏子模塊，多個(gè)故障處理模塊，并網(wǎng)電感以及高壓直流母線。每個(gè)故障處理模塊由多個(gè)開關(guān)管與電感組成。當(dāng)?shù)蛪憾丝诎l(fā)生短路故障時(shí)，可保持光伏子模塊輸出電壓的均衡，從而保證正常子模塊的正常工作。當(dāng)高壓端口發(fā)生短路故障時(shí)，可以閉鎖故障處理模塊的多個(gè)開關(guān)管，將短路電流引導(dǎo)至子模塊的輸出電容上，抑制短路電流對(duì)子模塊的沖擊，中斷整個(gè)系統(tǒng)。即使低壓端口短路故障和高壓端口短路故障同時(shí)發(fā)生，也不會(huì)影響該拓?fù)涞闹袛喙δ堋?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光伏多端口直流變換器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高低壓端口短路故障的光伏多端口直流保護(hù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無(wú)論光伏能源匯集后是接入配電網(wǎng)，還是進(jìn)行遠(yuǎn)距離的輸送，光伏直流匯集發(fā)電系統(tǒng)的高升壓比變換器常采用光伏子模塊級(jí)聯(lián)的多端口拓?fù)洌撏負(fù)淇梢詫?shí)現(xiàn)較高升壓比，子模塊能實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤控制，降低了成本。但相對(duì)于兩端口變換器拓?fù)洌喽丝谕負(fù)浒l(fā)生直流短路故障的概率更高。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行以及變換器自身都會(huì)產(chǎn)生影響。

現(xiàn)有技術(shù)中，使級(jí)聯(lián)的子模塊具備高頻磁隔離并在故障時(shí)閉鎖，可以有效避免變換器在發(fā)生低壓端口短路故障時(shí)受到損害，但是故障子模塊輸出電壓變?yōu)榱銓⒂绊懫渌麩o(wú)故障子模塊的正常輸出，導(dǎo)致功率失配。有限功率運(yùn)行模式代替最大功率點(diǎn)跟蹤控制可以解決光伏功率失配，但會(huì)導(dǎo)致較高能量損失。采用MMC進(jìn)行光伏功率的二次轉(zhuǎn)換，并采用準(zhǔn)Z源結(jié)構(gòu)提高處理功率失配問(wèn)題的能力，但是這需要更多的無(wú)源組件。

解決高壓端口短路故障的技術(shù)中，往往需要固態(tài)斷路器阻斷故障電流，這不僅增加了器件成本，而且導(dǎo)致了控制的復(fù)雜性。更好的解決方案是轉(zhuǎn)換器本身具有短路故障隔離的能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于使得光伏直流多端口變換器同時(shí)具備處理高低壓端口直流短路故障的能力。

本發(fā)明裝置的技術(shù)方案為一種高低壓端口短路故障的光伏多端口直流保護(hù)裝置，包括：主控制器、N個(gè)光伏子模塊、N個(gè)輸出電容、N-1個(gè)故障處理模塊、并網(wǎng)電感以及高壓直流母線；

所述主控制器分別與所述的N個(gè)光伏子模塊依次連接；所述主控制器分別與所述的N-1個(gè)故障處理模塊依次連接；

所述第i光伏子模塊由光伏電池板、隔離型DC/DC變換器組成，光伏電池板的輸出端口與隔離型DC/DC變換器的輸入端口相連，隔離型DC/DC變換器的輸出端口即光伏子模塊的輸出端口；所述第i輸出電容與所述第i光伏子模塊的輸出端口并聯(lián)，1≤i≤N；

所述第k故障處理模塊包括：a端、b端、c端、d端，所述第k個(gè)故障處理模塊的a端與所述第k光伏子模塊的輸出端口的負(fù)極相連，所述第k個(gè)故障處理模塊的b端與所述第k個(gè)光伏子模塊的輸出端口的正極相連，所述第k個(gè)故障處理模塊的c端與所述第k+1個(gè)光伏子模塊的輸出端口的正極相連，所述第k個(gè)故障處理模塊的d端與所述第k+1個(gè)光伏子模塊輸出端口的負(fù)極相連，1≤k≤N-1；

所述第1個(gè)光伏子模塊的輸出端口的正極通過(guò)并網(wǎng)電感L_g與所述高壓直流母線的正極相連，所述第N個(gè)光伏子模塊的輸出端口的負(fù)極與所述高壓直流母線的負(fù)極相連；

所述第k故障處理模塊包括：電感、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管，1≤k≤N-1；

所述第一開關(guān)管的發(fā)射極為所述故障處理模塊的a端，所述第二開關(guān)管的集電極為所述故障處理模塊的c端，所述第三開關(guān)管的集電極為所述故障處理模塊的b端，所述第四開關(guān)管的發(fā)射極為所述故障處理模塊的d端。

本發(fā)明方法的技術(shù)方案為一種高低壓端口短路故障的光伏多端口直流保護(hù)方法，具體為：