[发明专利]基于MMC光储混合逆变器的集成结构和功率分配方法

说明书

本发明公开了一种基于模块化多电平光储混合并网逆变器的新型集成结构和功率分配方法，对系统进行上层并网控制，稳定直流侧电压；对光伏模块进行最大功率跟踪控制和环流抑制，使各光伏子模块在一定光照下输出其最大功率；对蓄电池模块进行SOC均衡控制；根据电网功率需求指令，对蓄电池模块进行下层功率控制，使其充当系统备用电源。本发明可根据电力调度指令，灵活地将有功功率分配到光伏模块和储能电池模块中，通过上层控制稳定直流侧电压，下层控制可最大限度地提高能源利用效率，提高了系统的稳定性，抑制环流，适用于大规模光伏并网系统。

技术领域

本发明涉及电力电子技术，具体涉及一种基于MMC光储混合逆变器的集成结构和功率分配方法。

背景技术

带储能元件的模块化多电平光伏并网逆变器具有模块化程度高、开关频率高、谐波特性好等特点，其中储能系统还可以辅助光伏系统并网，平滑功率波动，提高电能质量，得到了广泛的应用。

针对基于MMC的光储混合逆变器，已有一些可行的集成结构提出，包括将光伏组件和蓄电池通过DC-DC变换器同时集成到一个子模块中，或将大量光伏电池进行串并联直接连接到MMC直流侧，将蓄电池集成到各子模块中。现有结构中含有大量DC-DC双向变换器，大大增加了系统中开关管和变压器数量，增大了系统损耗和控制难度，而将大量光伏组件串并联无法解决光伏电池的局部阴影问题，容易造成系统的功率波动。此外，现有技术中对于系统中光伏电池和蓄电池两种直流源的功率分配问题并未进行详细阐述，难以满足电力调度需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于MMC光储混合逆变器的集成结构和功率分配方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于模块化多电平光储混合并网逆变器的集成结构和功率分配方法，包括如下步骤：

步骤1、对系统进行上层并网控制，稳定直流侧电压；

步骤2、对光伏子模块进行最大功率跟踪控制和环流抑制，使各光伏子模块在一定光照下输出其最大功率；

步骤3、对蓄电池子模块进行SOC均衡控制；

步骤4、根据电网功率需求指令，对蓄电池子模块进行下层功率控制，使其充当系统备用电源。

进一步的，步骤1中，对系统进行上层并网控制的具体方法为：

采用电压电流内外环控制实现系统解耦控制后的交流并网，由直流侧电压参考值和实际值经PI控制器调节得到参考并网电流在d轴上的分量i_dref，并实现直流侧电压恒定，由电网无功功率指令Q得到参考并网电流在q轴上的分量i_qref，使系统跟踪电网指令要求。

进一步的，步骤2中，对光伏子模块进行最大功率跟踪控制和环流抑制的具体方法为：

步骤2.1、确定光伏子模块电压调节量，利用扰动观察法得到每个光伏子模块的最大功率点电压，将其与光伏子模块瞬时电压作差，经PI调节后乘以对应桥臂电流经符号调节后的结果，使得每个光伏子模块都能独立工作在其最大功率点上；

步骤2.2、确定光伏子模块环流调节量，其由j，j＝a，b，c相环流实际值与参考值作差后经PR调节后得到，其中环流参考值由其直流分量和基频分量构成，通过将j，j＝a，b，c相上桥臂所有光伏电池输出电压和与下桥臂光伏电池输出电压和相加，与参考值作差经PI控制后得到j相环流直流分量参考值，以控制相间电压均衡，通过将j相上桥臂所有光伏电池输出电压和与下桥臂光伏电池输出电压和相减，与参考值作差经PI控制后得到j相环流基频分量参考值，以控制桥臂间电压均衡。

进一步的，步骤3中，对蓄电池子模块进行SOC均衡控制的具体方法为：

确定蓄电池子模块SOC调节量，其由每个模块的SOC值和对应桥臂SOC平均值作差经PI调节后得到，以确保在蓄电池初始SOC状态不一致时使其趋于均衡。