[发明专利]一种光伏水泵集群系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏水泵系统控制技术领域，特别是一种光伏水泵集群的稳压与MPPT控制技术。

背景技术

光伏水泵系统由光伏阵列、水泵、电机、变频器等组成，变频器将光伏阵列的直流能量转变为交流电能，驱动光伏水泵从深井、江、河、湖、塘等水源提水。

对于大中规模的光伏水泵扬水系统，可以采用单机大功率光伏水泵系统，对于离心式水泵，要实现设计要求的扬程条件下出水或高效，需要满足最低日照和功率输出要求，在低日照条件下，由于有最低扬程限制，水泵虽然可以运转，但不能出水且工作效率较低，光伏阵列的能量不能有效利用。采用多台独立光伏水泵系统，也同样存在此类问题。这类光伏水泵系统的架构设计，其全天扬水量会损失较大。

如果多台光伏水泵系统的光伏阵列并联组合，所有变频器的直流输入端共光伏阵列直流母线，那么在同样低日照条件下，所有光伏阵列的合成功率是原单机光伏水泵系统功率输入的N倍(N台并联)，其可以根据功率大小、扬程需求、效率，优化选择启动水泵的台数，从而可以实现光伏水泵集群系统的全天扬水效率最优。充分利用光伏阵列的能量，实时调节和合理选配水泵工作数量，使全天扬水效率达到最优。

常规的光伏水泵集群系统由光伏阵列、群控器和多台光伏水泵变频器组成，所有变频器的直流输入端共接于一个光伏阵列直流母线，群控器对各变频器进行调度，充分利用光伏阵列能量，保证系统能够工作在光伏阵列的最大功率点。共直流母线的变频器采集直流母线电压、直流母线电流及各自电机频率、电流运行参数，并上传群控器，群控器对系统工作点进行判断，搜索最大功率工作点，移动工作电压给定，实现系统的光伏阵列最大功率跟踪控制；

光伏水泵集群系统控制的关键技术是稳定阵列电压及最大功率跟踪，光伏阵列直流母线电压的稳定控制器一般放在群控器中，由群控器通过通讯线定时下发调节指令给各变频器，实现阵列电压的稳定控制及最大功率跟踪。该方法是基于通讯实现光伏阵列电压的闭环控制，要求数据通讯稳定可靠且高速度，否则，则会发生阵列电压不稳定及电压跌落崩溃现象，造成系统频繁停机。由于现场的水泵系统可能分散且有相当距离，对实现高速和可靠通讯控制会有一定难度，也降低了系统的可靠性和稳定性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光伏水泵集群系统的控制方法，该系统包括一光伏阵列与若干水泵电机，所述方法包括以下步骤：

通过一群控器设置一阵列指令电压实时采集光伏阵列的直流母线电压V_dc，将所述阵列指令电压作为目标值对所述直流母线电压进行稳压调节，同时对所述阵列指令电压进行实时的误差调节；

对所述稳压调节后通过变频器产生交流电压，将所述交流电压输出至所述各水泵电机；

采集直流母线电压、直流母线电流，计算出阵列最大功率值，并获取水泵电机的最大功率工作点，并结合各水泵电机功率、运行频率与输出电流，对系统的变频器开启数量进行控制。

较佳地，所述稳压调节包括：

通过比例调节直流母线电压V_dc与直流母线指令电压之差，改变负载运行功率，完成对直流母线电压V_dc稳压调节。

将光伏阵列直流母线电压V_dc与阵列指令电压之差通过比例调节输出稳定后的电压。

较佳地，对所述阵列指令电压进行实时的误差调节包括：

将V_dc与之差通过PI调节器后输出一补偿指令电压获取V_dc与上次指令电压之差，最后将差值通过比例调节输出完成对阵列指令电压的误差调节。

较佳地，所述获取系统的最大功率工作点包括：

S1：采集当前电机工作功率P_m1，取一电压搜索步长ΔV；

S2：将原值减去电压步长ΔV作为搜索阵列指令电压值；

S3：取直流母线电压V_dc与S2中得到的搜索阵列指令电压值之差ΔV_dc，判断误差ΔV_dc是否在预设的阀值范围内；

S4：若稳定，则记录该搜索指令电压下的电机功率P_m2，此时若P_m1小于P_m2，则将P_m2的值赋予P_m1，并返回步骤S2；若P_m1大于P_m2，则将P_m2的值赋予P_m1，加上ΔV作为新的搜索阵列指令电压值，并返回步骤S3；