光伏微电网直流母线电压调节与mppt的统一控制系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光伏微电网直流母线电压调节与MPPT的统一控制系统和方法。
【背景技术】
[0002] 光伏微电网因其能源的可再生性、清洁性及能量可调度性等优点，受到世界各国 越来越广泛的重视。在目前多数采用直流母线拓扑结构的光伏微电网中，为了实现直流母 线电压调节与MPPT (Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪）控制的解親，通常 会在光伏组件与直流母线之间串入DC/DC变换器，通过DC/DC环节实现对光伏组件的MPPT 控制，再通过DC/AC环节实现对直流母线电压的调节与控制，但这将使得光伏并网效率降 低，由于光伏微电网的单位投资成本较高（与无储能环节的光伏电站相比），就会进一步导 致光伏微电网系统的运行经济性欠佳。
【发明内容】
[0003] 针对上述问题，本发明提供一种光伏微电网直流母线电压调节与MPPT的统一控 制系统和方法，实现对光伏并网逆变器的MPPT控制与直流母线电压调节的统一控制，提高 光伏并网效率，降低光伏微电网系统的运行成本。
[0004] 为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
[0005] 光伏微电网直流母线电压调节与MPPT的统一控制系统，其特征在于，包括分别与 直流母线相连的光伏组件、DC/AC模块、双向DC/DC模块，所述双向DC/DC模块通过第一开关 向直流母线传输电能，所述光伏组件与DC/AC模块之间顺次连接有MPPT控制器和交流电流 环，所述交流电流环的输入端还连接有无功电流的参考信号所述双向DC/DC模块分别 与第一储能电池和直流电流环相连，所述DC/AC模块通过第二开关向交流母线馈送电能， 所述交流母线通过双向储能变流器与第二储能电池相连，所述交流母线还用于为本地负荷 提供电能，所述光伏组件、DC/AC模块、双向DC/DC模块、直流电流环和本地负荷分别与能量 管理系统相连。
[0006] 光伏微电网直流母线电压调节与MPPT的统一控制方法，其特征在于，包括如下步 骤：
[0007] SOI:MPPT控制器采集光伏组件的输出直流电压Upv和直流电流I_pv，计算得到有 功电流参考信号
[0008] S02 :交流电流环根据有功电流参考信号#、无功电流参考信号G (单位功率因 数运行时巧=〇 )和DC/AC模块输出的有功电流和无功电流反馈值Id FB、Iq FB计算得到调 制信号d2;
[0009] S03 :DC/AC模块根据调制信号d2，通过控制功率器件的通断，向交流母线馈送电 能；
[0010] S04 :能量管理系统根据DC/AC模块的输出功率与本地负荷的功率之间的大小关 系，调整双向DC/DC模块对第一储能电池充电/放电电流的参考信号Wc/dc;
[0011] S05 :直流电流环根据参考信号Gc/dc和双向DC/DC模块的电流反馈值Gc/dc_FS 计算得到调制彳目号屯；
[0012] S06 :双向DC/DC模块根据调制信号屯，通过控制功率器件的通断，与直流母线进 行电能的双向传输。
[0013] 本发明的有益效果是：通过MPPT控制器计算得到有功参考电流信号结合无 功电流参考信号'^、有功电流和无功电流反馈值Id_FB、Iq_FB，对DC/AC模块的输出电流进行 闭环控制，从而控制直流母线电压工作于Umpp附近，能量管理系统通过对DC/AC模块的当 前输出功率Pinv与系统负荷的功率PlMd大小的判断，更新双向DC/DC模块的电流参考信号 ，并通过对双向DC/DC环节采用含直流电压前馈的电流环闭环控制，实现无DC/DC环 节的光伏并网逆变器与含DC/DC环节的储能装置在共直流母线条件下的直流母线电压调 节与MPPT的统一控制，提高光伏逆变器的并网效率，适用于光伏微电网领域。
【附图说明】
[0014] 图1是本发明光伏微电网直流母线电压调节与MPPT的统一控制系统的结构示意 图；
[0015] 图2是本发明直流电流环的控制框图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领 域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限 定。
[0017] 光伏微电网直流母线电压调节与MPPT的统一控制系统，如图1所示，包括分别与 直流母线相连的光伏组件、DC/AC模块、双向DC/DC模块，所述双向DC/DC模块通过第一开 关向直流母线传输电能，所述光伏组件与DC/AC模块之间顺次连接有MPPT控制器和交流 电流环，所述交流电流环的输入端还连接有无功电流参考信号^ (单位功率因数运行时 ^ 所述双向DC/DC模块分别与第一储能电池和直流电流环相连，所述DC/AC模块通 过第二开关向交流母线馈送电能，所述交流母线通过双向储能变流器（即PCS)与第二储能 电池相连，所述交流母线还用于为本地负荷提供电能，所述光伏组件、DC/AC模块、双向DC/ DC模块、直流电流环和本地负荷分别与能量管理系统相连。
[0018] 其中，所述第一开关和第二开关可以是功率器件。
[0019] 下面详细介绍一下光伏微电网直流母线电压调节与MPPT的统一控制方法：
[0020] SOI :MPPT控制器采集光伏组件的输出直流电压Upv和直流电流I_pv，计算得到有 功电流参考信号
[0021] S02:交流电流环根据有功电流参考信号/&、无功电流参考信号G(单位功率因 数运行时^ )和DC/AC模块输出的有功电流和无功电流反馈值Id FB、Iq FB计算得到调 制信号d2;
[0022] S03 :DC/AC模块采集调制信号d2，通过控制功率器件的通断，向交流母线馈送电 能；
[0023] S04 :能量管理系统根据DC/AC模块的输出功率与本地负荷的功率之间的大小关 系，调整双向DC/DC模块对第一储能电池充电/放电电流的参考信号Gc/dc;
[0024] 具体为：
[0025]当DC/AC模块的当前输出功率Pinv与本地负荷的功率P1(^满足以下关系时：
[0026] Pinv= P pv+Pdc/dc= P load⑴
[0027]即直流母线电压|Ude-U_| < e，其中，e为设定的波动范围，即Udc^Umpp，U_^ 光伏组件最大功率点对应的电压值，P pv是光伏组件的输出功率，P dc;/d。是双向DC/DC模块的 功率；
[0028]则能量管理系统无需对双向DC/DC模块的充电/放电电流的参考信号'Gc/dc的大 小进行调整。
[0029]当DC/AC模块的当前输出功率Pinv与系统负荷的功率P1(^满足以下关系时：
[0030] Pinv>Pload (2)
[0031] 则能量管理系统降低双向DC/DC模块的放电电流，若放电电流降至0时，仍满足式 (2)，则改变双向DC/DC模块的电流方向为充电，直至满足式（1)，以控制直流母线电压Ud。工 作于仏"点附近；
[0032] 其中，能量管理系统根据式（3)更新双向DC/DC模块的电流参考信号G c/dc:
[0033]
[0034] 式中，n = 1，2…表示时亥lj，Ud。表示直流母线电压。
[0035]当DC/AC模块的当前输出功率Pinv与系统负荷的功率P1(^满足以下关系时：
[0036] Pinv<Pload (4)
[0037] 则能量管理系统降低双向DC/DC模块的充电电流，若充电电流降至0时，仍满足式 (4)，则改变双向DC/DC模块的电流方向为放电，直至满足式（1);
[0038] 其中，能量管理系统根据式（3)更新双向DC/DC模块的电流参考信号，以使 得ud。工作于u mpp点附近。
[0039] S05 :直流电流环根据参考信号Gc/dc和双向DC/DC模块的电流反馈值Gc/dc_ FS 计算得到调制彳目号屯；