[發明專利]含儲能準Z源LLC多模塊串聯光伏直流變換器及其控制方法

有效

• 申請號: 202110330590.4
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN112953243B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 朱淼;張開創;徐莉婷;蔡旭
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;國網湖北省電力有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02J7/34
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種含儲能準Z源LLC多模塊串聯光伏直流變換器及其控制方法，包括多個子模塊，每個子模塊包括：準Z源變換單元、LLC變換單元和儲能單元；所述準Z源變換單元的輸出端連接LLC變換單元的輸入端；所述儲能單元連接所述準Z源變換單元。本申請方案將實現串聯型光伏直流匯集與光儲協調功率控制的有機融合，同時實現：匯集系統內部子模塊失配功率的主動補償平抑，以及匯集系統前端各光伏陣列MPPT控制。

技術領域

本發明涉及電力領域，具體地，涉及一種含儲能準Z源LLC多模塊串聯光伏直流變換器及其控制方法。

背景技術

近年來，太陽能等可再生能源吸引了越來越廣泛的關注。通常，光伏組件輸出首先需經直流變換器實現最大功率點跟蹤(Maximum?Power?Point?Tracking,MPPT)，再通過逆變器將低壓直流電轉換為低壓交流電，進而升壓、并網。這一過程中，存在多級交直流變換，影響系統效率。因此，通過直流變換器升壓，進而接入直流電力系統，是一種更具經濟性、更高效的光伏并網方式，應用前景廣闊。

當光伏陣列接入中壓直流系統時，連接兩者的并網直流變換器輸入電壓通常遠低于輸出電壓。由于功率等級和開關元件的耐壓限制，單模塊的變換器不再適用于該場合。在這種場景下，常采用多變換器模塊串并聯組合方式，如輸入并聯輸出串聯型、輸入獨立輸出串聯(Input?Independent?Output?Series,IIOS)型等架構，實現高變比升壓。采用輸入獨立輸出串聯型架構的光伏直流匯集系統，每個變換器子模塊分別連接獨立輸入的光伏陣列；子模塊輸出端口串聯，構成中壓直流輸出。每個子模塊在實現升壓的同時，若具備電壓變比調節能力，可實現MPPT功能集成。

以準Z源(quasi?Z-Source，qZS)逆變器為代表的阻抗源變換器，可實現電壓靈活調節，在光伏系統中具有應用優勢。文獻“蔡文迪,朱淼,李修一,何國慶,蔡旭.基于阻抗源變換器的光伏直流升壓匯集系統[J].電力系統自動化,2017,41(15):121-128.”提出了一種全橋qZS逆變器來連接光伏系統和直流負載。該文獻采用全橋DC-DC變換器來實現升壓和電磁隔離。

IIOS系統的各子模塊拓撲與參數通常是相同的。但在實際應用中，由于各子模塊接入的光伏陣列出力往往具有波動性與隨機性，因此各個模塊的輸出功率可能不相同，即發生功率失配。由于模塊的輸出端口串聯連接，這將導致每個模塊的輸出電壓不平衡。

當針對這一問題，文獻“田艷軍,高皓楠,王毅,陳映妃,官仕卿.光照不均時獨立輸入串聯輸出型光伏直流匯集系統分層優化MPPT控制策略[J].高電壓技術,2020,46(10):3552-3562.”采用了分層MPPT控制方法。但是該方法從實現功率最大化傳輸的角度出發，需對輸出側中壓直流母線電壓進行調整，因而無法適用于中壓母線電壓固定的場景。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種含儲能準Z源LLC多模塊串聯光伏直流變換器及其控制方法。

根據本發明提供的一種含儲能準Z源LLC多模塊串聯光伏直流變換器，包括多個子模塊，每個子模塊包括：準Z源變換單元、LLC變換單元和儲能單元；

所述準Z源變換單元的輸出端連接所述LLC變換單元的輸入端；

所述儲能單元連接所述準Z源變換單元。

優選地，所述準Z源變換單元包括：電感L₁、電感L₂、電容C₁、電容C₂和二極管D₅；

電感L₁、二極管D₅和電感L₂依次串聯，電容C₂與二極管D₅、電感L₂并聯，電容C₁的一端連接在二極管D₅、電感L₂之間；