[发明专利]一种双模式优化控制的光伏发电系统

说明书

本发明涉及一种双模式优化控制的光伏发电系统，涉及光伏并网发电技术领域。本发明的光伏发电系统具有能够依据条件运行于两种不同模式下，在可变母线电压的第一运行模式下，该系统能利用第二变换级的输入电压调节功能，使得各第一变换级占空比的实时数据满足优化要求，以此令占空比运行在高效率区间内，并解决两级变换结构的能量解耦问题；在固定母线电压的第二运行模式下，则为保障第二变换级的安全而将其输入电压设置在阈值处，直到环境因素影响下占空比数据重新满足跟踪条件，则主动切换为第一运行模式，实现光伏发电系统在正常环境下能高效运行，同时在极端环境下能保障系统安全。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体为一种双模式优化控制的光伏发电系统。

背景技术

现有的光伏发电系统会在光伏组件这一级别上配置光伏功率优化器。光伏功率优化器获取光伏组件的直流电力，在经过功率变换处理，实现快速组件级别的最大功率点跟踪MPPT（Maximum Power Point Tracking）功能。光伏功率优化器可以是BUCK型、BOOST型或BUCK-BOOST型变换拓扑结构。一般经过直流功率变换的多个优化器，在串联升压后将通过直流母线侧连接于光伏逆变器，并在逆变器中再次变换处理为能接入电网的交流电。

由于优化器对光伏组件进行了能量控制，而逆变器对串联的优化器也进行了能量控制，两变换级间的控制存在着能量关系。因此，需要通过调节直流母线侧的电压，实现两变换级的能量解耦，使得任何一个输入的能量主要控制对应的一个输出的能量，而对其它输出能量的影响尽可能小。目前逆变器的直流母线电压控制策略，可分为固定直流母线电压和可变直流母线电压两种。

固定直流母线电压的控制策略方案，是将逆变器的直流母线电压设置在固定值并不再进行MPPT工作，而由各功率优化器进行MPPT工作。当直流母线电压维持固定，该策略需要持续通讯获取每块光伏组件的功率信息，计算并设置分配于每台功率优化器的输出电压，以实现协调两变换级的能量关系。该策略的问题在于采集与控制精度要求高，同时优化器必须采用成本较高的BUCK-BOOST型结构。

可变直流母线电压的控制策略方案，是采用集中式逆变器并且逆变器仍然保留MPPT功能，同时由BUCK型结构的各功率优化器进行MPPT工作。该策略的直流母线电压调节将跟踪多串优化器串联线路的最大功率点。当部分光伏组件被遮挡，直流母线的最大功率点电压变化不大，遮挡组件所对应的优化器将借助通讯进行输出降压升流，这部分优化器将运行在数值较低的占空比范围，从而影响系统的工作效率。

因此，可通过集合可变策略和固定策略的优点并改进解决上述现有技术的问题的基础上，在结合了光伏功率优化器的光伏发电系统中，提供更好的能量解耦策略。

发明内容

有鉴于此，本发明在主要的方面提供了一种双模式优化控制的光伏发电系统，采取可变电压与固定母线电压依情况切换的双模式控制方案，可解决现有母线电压可变的控制策略中两级MPPT导致占空比运行在低效率区间的问题，同时结合母线电压固定的控制策略实现极端环境下保障安全，最终实现光伏发电系统的既高效又安全。

基于与上述光伏发电系统相同的发明构思，本发明在次要方面还相应地提供了应用于上述光伏发电系统的一种控制方法与一种光伏逆变装置，可利用两种模式设置母线电压稳定及高效地进行电力转换。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：