[发明专利]含储能准Z源LLC多模块串联光伏直流变换器及其控制方法

说明书

本发明提供了一种含储能准Z源LLC多模块串联光伏直流变换器及其控制方法，包括多个子模块，每个子模块包括：准Z源变换单元、LLC变换单元和储能单元；所述准Z源变换单元的输出端连接LLC变换单元的输入端；所述储能单元连接所述准Z源变换单元。本申请方案将实现串联型光伏直流汇集与光储协调功率控制的有机融合，同时实现：汇集系统内部子模块失配功率的主动补偿平抑，以及汇集系统前端各光伏阵列MPPT控制。

技术领域

本发明涉及电力领域，具体地，涉及一种含储能准Z源LLC多模块串联光伏直流变换器及其控制方法。

背景技术

近年来，太阳能等可再生能源吸引了越来越广泛的关注。通常，光伏组件输出首先需经直流变换器实现最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)，再通过逆变器将低压直流电转换为低压交流电，进而升压、并网。这一过程中，存在多级交直流变换，影响系统效率。因此，通过直流变换器升压，进而接入直流电力系统，是一种更具经济性、更高效的光伏并网方式，应用前景广阔。

当光伏阵列接入中压直流系统时，连接两者的并网直流变换器输入电压通常远低于输出电压。由于功率等级和开关元件的耐压限制，单模块的变换器不再适用于该场合。在这种场景下，常采用多变换器模块串并联组合方式，如输入并联输出串联型、输入独立输出串联(Input Independent Output Series,IIOS)型等架构，实现高变比升压。采用输入独立输出串联型架构的光伏直流汇集系统，每个变换器子模块分别连接独立输入的光伏阵列；子模块输出端口串联，构成中压直流输出。每个子模块在实现升压的同时，若具备电压变比调节能力，可实现MPPT功能集成。

以准Z源(quasi Z-Source，qZS)逆变器为代表的阻抗源变换器，可实现电压灵活调节，在光伏系统中具有应用优势。文献“蔡文迪,朱淼,李修一,何国庆,蔡旭.基于阻抗源变换器的光伏直流升压汇集系统[J].电力系统自动化,2017,41(15):121-128.”提出了一种全桥qZS逆变器来连接光伏系统和直流负载。该文献采用全桥DC-DC变换器来实现升压和电磁隔离。

IIOS系统的各子模块拓扑与参数通常是相同的。但在实际应用中，由于各子模块接入的光伏阵列出力往往具有波动性与随机性，因此各个模块的输出功率可能不相同，即发生功率失配。由于模块的输出端口串联连接，这将导致每个模块的输出电压不平衡。

当针对这一问题，文献“田艳军,高皓楠,王毅,陈映妃,官仕卿.光照不均时独立输入串联输出型光伏直流汇集系统分层优化MPPT控制策略[J].高电压技术,2020,46(10):3552-3562.”采用了分层MPPT控制方法。但是该方法从实现功率最大化传输的角度出发，需对输出侧中压直流母线电压进行调整，因而无法适用于中压母线电压固定的场景。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种含储能准Z源LLC多模块串联光伏直流变换器及其控制方法。

根据本发明提供的一种含储能准Z源LLC多模块串联光伏直流变换器，包括多个子模块，每个子模块包括：准Z源变换单元、LLC变换单元和储能单元；

所述准Z源变换单元的输出端连接所述LLC变换单元的输入端；

所述储能单元连接所述准Z源变换单元。

优选地，所述准Z源变换单元包括：电感L₁、电感L₂、电容C₁、电容C₂和二极管D₅；

电感L₁、二极管D₅和电感L₂依次串联，电容C₂与二极管D₅、电感L₂并联，电容C₁的一端连接在二极管D₅、电感L₂之间；