[发明专利]一种基于串联光伏模块环形功率均衡系统的功率均衡方法

权利要求书

1.一种基于串联光伏模块环形功率均衡系统的功率均衡方法，其特征在于：

所述串联光伏模块环形功率均衡系统，包括：主控制器(DSP)、N个光伏子模块(PV-SM₁～PV-SM_N)、N个输出电容(C₁～C_N)、N-1个均衡单元PBU₁～PBU_N-1、模拟均衡单元(ABU)、并网电感L_g以及中压直流母线(MVDC)；

所述主控制器(DSP)分别与所述的N个光伏子模块(PV-SM₁～PV-SM_N)依次连接；所述主控制器(DSP)分别与所述的均衡单元PBU₁～PBU_N-1依次连接；

所述第i光伏子模块(PV-SM_i)由光伏阵列(PV_i)、隔离型DC/DC变换器(DC_i)组成，光伏阵列(PV_i)的输出端口与隔离型DC/DC变换器(DC_i)的输入端口相连，隔离型DC/DC变换器(DC_i)的输出端口即光伏子模块(PV-SM_i)的输出端口；所述第i输出电容(C_i)与所述第i光伏子模块(PV-SM_i)的输出端口并联，1≤i≤N；

所述N-1个均衡单元PBU₁～PBU_N-1中的第k均衡单元PBU_k包括：上桥臂开关管S_1,k、下桥臂开关管S_2,k、均衡电感L_k，所述上桥臂开关管S_1,k的集电极与所述第k光伏子模块的正极相连，所述下桥臂开关管S_2,k的发射极与所述第k+1个光伏子模块的负极相连，所述上桥臂开关管S_1,k的发射极、下桥臂开关管S_2,k的集电极以及均衡电感L_k的一端相连于一点，所述均衡电感L_k的另一端与所述第k光伏子模块的负极以及所述第k+1个光伏子模块的正极相连，1≤k≤N-1；

所述模拟均衡单元(ABU)包括：限流电感L_B、均衡电容C_B，所述限流电感L_B的一端与所述第1个均衡单元PBU₁的上桥臂开关管S_1,1的发射极相连，所述限流电感L_B的另一端与均衡电容C_B的一端相连，所述均衡电容C_B的另一端与第N-1个均衡单元PBU_N-1的上桥臂开关管S_1,N-1的发射极相连；

所述第1个光伏子模块(PV-SM₁)的输出端口的正极通过并网电感L_g与所述中压直流母线(MVDC)的正极相连，所述第N个光伏子模块(PV-SM_N)的输出端口的负极与所述中压直流母线(MVDC)的负极相连；

所述功率均衡方法，包括以下步骤：

步骤1：主控制器采集多个光伏子模块的输出功率、输出电压以及均衡单元中均衡电感电流值，构建总的传输功率模型，构建均衡单元的传输功率迭代计算模型，将多个光伏子模块的输出功率通过效率寻优方法得到模拟均衡单元的最优传输功率，进一步结合均衡单元的传输功率迭代计算模型计算得到每个均衡单元的优化传输功率；

步骤2：根据模拟均衡单元的最优传输功率计算第一均衡单元中上桥臂开关管与第N-1均衡单元中上桥臂开关管驱动信号之间的移相角；

步骤3：根据均衡单元的优化传输功率计算对应均衡单元的均衡电感的电流给定值；

步骤4：根据均衡单元的均衡电感电流给定值、均衡单元的均衡电感电流实际测量值、光伏子模块的输出电压确定对应均衡单元上桥臂开关管的脉冲控制信号占空比。