[發明專利]一種基于串聯光伏模塊環形功率均衡系統的功率均衡方法

有效

• 申請號: 202011029729.3
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112054503B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 劉飛;劉舟揚;莊一展;黃艷輝;查曉明
• 申請（專利權）人: 武漢大學;國網湖北省電力有限公司
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02M3/335;H02M1/32;H02M1/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 許蓮英

1.一種基于串聯光伏模塊環形功率均衡系統的功率均衡方法，其特征在于：

所述串聯光伏模塊環形功率均衡系統，包括：主控制器(DSP)、N個光伏子模塊(PV-SM₁～PV-SM_N)、N個輸出電容(C₁～C_N)、N-1個均衡單元PBU₁～PBU_N-1、模擬均衡單元(ABU)、并網電感L_g以及中壓直流母線(MVDC)；

所述主控制器(DSP)分別與所述的N個光伏子模塊(PV-SM₁～PV-SM_N)依次連接；所述主控制器(DSP)分別與所述的均衡單元PBU₁～PBU_N-1依次連接；

所述第i光伏子模塊(PV-SM_i)由光伏陣列(PV_i)、隔離型DC/DC變換器(DC_i)組成，光伏陣列(PV_i)的輸出端口與隔離型DC/DC變換器(DC_i)的輸入端口相連，隔離型DC/DC變換器(DC_i)的輸出端口即光伏子模塊(PV-SM_i)的輸出端口；所述第i輸出電容(C_i)與所述第i光伏子模塊(PV-SM_i)的輸出端口并聯，1≤i≤N；

所述N-1個均衡單元PBU₁～PBU_N-1中的第k均衡單元PBU_k包括：上橋臂開關管S_1,k、下橋臂開關管S_2,k、均衡電感L_k，所述上橋臂開關管S_1,k的集電極與所述第k光伏子模塊的正極相連，所述下橋臂開關管S_2,k的發射極與所述第k+1個光伏子模塊的負極相連，所述上橋臂開關管S_1,k的發射極、下橋臂開關管S_2,k的集電極以及均衡電感L_k的一端相連于一點，所述均衡電感L_k的另一端與所述第k光伏子模塊的負極以及所述第k+1個光伏子模塊的正極相連，1≤k≤N-1；

所述模擬均衡單元(ABU)包括：限流電感L_B、均衡電容C_B，所述限流電感L_B的一端與所述第1個均衡單元PBU₁的上橋臂開關管S_1,1的發射極相連，所述限流電感L_B的另一端與均衡電容C_B的一端相連，所述均衡電容C_B的另一端與第N-1個均衡單元PBU_N-1的上橋臂開關管S_1,N-1的發射極相連；

所述第1個光伏子模塊(PV-SM₁)的輸出端口的正極通過并網電感L_g與所述中壓直流母線(MVDC)的正極相連，所述第N個光伏子模塊(PV-SM_N)的輸出端口的負極與所述中壓直流母線(MVDC)的負極相連；

所述功率均衡方法，包括以下步驟：

步驟1：主控制器采集多個光伏子模塊的輸出功率、輸出電壓以及均衡單元中均衡電感電流值，構建總的傳輸功率模型，構建均衡單元的傳輸功率迭代計算模型，將多個光伏子模塊的輸出功率通過效率尋優方法得到模擬均衡單元的最優傳輸功率，進一步結合均衡單元的傳輸功率迭代計算模型計算得到每個均衡單元的優化傳輸功率；

步驟2：根據模擬均衡單元的最優傳輸功率計算第一均衡單元中上橋臂開關管與第N-1均衡單元中上橋臂開關管驅動信號之間的移相角；

步驟3：根據均衡單元的優化傳輸功率計算對應均衡單元的均衡電感的電流給定值；

步驟4：根據均衡單元的均衡電感電流給定值、均衡單元的均衡電感電流實際測量值、光伏子模塊的輸出電壓確定對應均衡單元上橋臂開關管的脈沖控制信號占空比。