[发明专利]阻抗型多模块串联式光伏直流升压变换器

摘要

本发明提供了一种阻抗型多模块串联式光伏直流升压变换器，包括准Z源阻抗网络和全桥DC‑DC变换器；其中，所述准Z源阻抗网络和全桥DC‑DC变换器级联构成阻抗型功率变换单元；所述阻抗型功率变换单元的输入端用于连接光伏阵列，输出端相互串联获得直流高压；所述阻抗型功率变换单元的数量为多个。还包括单双极性转换直流变换器；多个阻抗型DC‑DC变换器的输出端相串联后接入所述单双极性转换直流变换器的输入回路。本发明具备良好的可拓展性，对于我国未来大型直流光伏电站与发电基地的开发建设具有潜在工程应用价值。

主权项

1.一种阻抗型多模块串联式光伏直流升压变换器，其特征在于，包括准Z源阻抗网络、全桥DC‑DC变换器以及控制系统；其中，所述准Z源阻抗网络和全桥DC‑DC变换器级联构成阻抗型功率变换单元；所述阻抗型功率变换单元的输入端用于连接光伏阵列，输出端相互串联获得直流高压；所述阻抗型功率变换单元的数量为多个，所述光伏阵列数量为多个；所述准Z源阻抗网络在高频变压器匝比基准上进行二次升压控制；所述控制系统包括采样模块、控制状态识别模块、控制量计算模块和脉冲调制模块；其中，采样模块，用于测量光伏阵列的输出信息并将所述输出信息传递给控制状态识别模块同时将α和β信息传递给控制状态识别模块；所述控制状态识别模块，用于根据α和β信息、所述输出信息生成控制状态变量SF；所述控制量计算模块，用于根据控制状态变量SF实时计算α与β；所述脉冲调制模块，用于根据α和β，生成相应的开关器件触发信号并传递给全桥DC‑DC变换器；其中，α为直通占空比，β为移相角，依据上一控制周期α与β取值以及预先设定的调节步长，即可完成本控制周期内α与β的数值计算；所述控制系统包括如下控制模式：模式1：当ΔP≥0，ΔU_PV≥0，α>0；或ΔP<0，ΔU_PV<0，α>0时，ΔP≥0，ΔU_PV≥0或ΔP<0，ΔU_PV<0时，光伏阵列的工作点位于其P‑V曲线峰值左侧；为向最大功率点靠近，需使U_pv增大，欲增大U_pv，需减小α或增大β；由于α>0，控制器优先减小α以减小电路损耗和应力，此时令SF＝1；其中，ΔP为本次采样与上次采样间光伏阵列输出功率增加量；ΔU_PV为本次采样与上次采样间光伏阵列输出电压增加量；U_pv为光伏阵列当前输出电压；模式2：当ΔP≥0，ΔU_PV≥0，α≤0；或ΔP<0，ΔU_PV<0，α≤0时，ΔP≥0，ΔU_PV≥0或ΔP<0，ΔU_PV<0时，光伏阵列工作点位于其P‑V曲线峰值左侧；为向最大功率点靠近，需使U_pv增大，欲增大U_pv，需减小α或者增大β；由于α＝0，控制器只能增大β，此时令SF＝2；模式3：当ΔP≥0，ΔU_PV<0，β>α；或ΔP<0，ΔU_PV≥0，β>α时，ΔP≥0，ΔU_PV<0或ΔP<0，ΔU_PV≥0时，光伏阵列工作点位于其P‑V曲线峰值右侧；为向最大功率点靠近，需使U_pv减小，欲减小U_pv，需增大α或减小β；由于β>α，控制器优先减小β以保持α尽可能小，此时令SF＝3；模式4：当ΔP≥0，ΔU_PV<0，β≤α；或ΔP<0，ΔU_PV≥0，β≤α时，ΔP≥0，ΔU_PV<0或ΔP<0，ΔU_PV≥0时，光伏阵列工作点位于其P‑V曲线峰值右侧；为向最大功率点靠近，需使U_pv减小，欲减小U_pv，需增大α或减小β；由于β＝α，控制器将同步增大β与α，此时令SF＝4。