一种光伏直流均压供电协调控制装置及方法与流程

本发明属于技术领域，涉及光伏供电协调控制装置及方法，尤其是一种光伏直流均压供电协调控制装置及方法。

背景技术：

随着国家新能源战略的快速发展和节能减排意识的不断增强，光伏发电技术的发展是能源利用的新趋势。光伏直流供电不稳定，就地消纳控制方法复杂，所以大部分光伏发电会经由并网逆变器接入电网，但输电并网线损严重，并网可能会引起电压越限、谐波及频率稳定问题，严重时危害在网设备安全和电力系统稳定运行。

如今对光伏直流供电，就地消纳，实现对直流负载单元的直接供电的研究越来越多。题为“智能楼宇光伏直流供电系统”通过将光伏发电直接接入直流母线，从而达到减少现有技术中直流变成交流供电的损耗，但稳定性不高。题为“一种支持多电平技术的直流电压分压电路”在多电平技术的直流电压均压电路中，为用于分担直流电压每个电压单元上连接一个直流交流变换器及一个高频变压器，当不同电压单元的负载电压不相同时，通过直流交流变换器将能量传递，从而使得不同电压单元的电压均压，但实现方法复杂。因此需要提出一种光伏直流均压供电协调控制装置及方法，通过光伏升压，光伏直流均压，光伏并网这三部分，实现光伏直流供电协调控制，解决光伏直流供电不稳定，就地消纳控制方法复杂等问题，实现对e和2e两种电压等级直流负载单元的均衡稳定直接供电。在接入不平衡负载情况下，也能通过dsp控制mos管保持均压。且系统后接三相逆变器，余电可并网，不影响现存的系统结构。

技术实现要素：
：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种光伏直流均压供电协调控制装置及方法。该装置将光伏升压部分、光伏直流均压部分、光伏并网部分，这三部分进行了新的整合，同时在光伏直流均压部分中设计了直流均压电路，通过mos管s1和s2、电感l2、电容c1和c2、负载r1和r2的连接及组成方式等设计，实现了光伏直流供电协调控制，解决光伏直流供电不稳定，就地消纳控制方法复杂，输电并网线损严重等问题，实现对直流负载单元的直接供电，且在接入不平衡负载情况下，也能保持均压及稳定供电。并且本系统可后接三相逆变器，余电并网，不影响现存的系统结构，也可以接单相逆变器为单相交流负载供电，适用性广，实用性强。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种光伏直流均压供电协调控制装置，该装置包括光伏升压部分、光伏直流均压部分、光伏并网部分和dsp；

所述的第一部分光伏升压部分包括光伏阵列、boost升压电路和电压检测模块1，所述光伏阵列，由n组光伏电池板串联组成；所述boost升压电路，包括电感l1、二极管和mos管s；n＝2～20；

其连接关系为：所述光伏阵列的正电压端与电感l1连接，电感l1与二极管阳极相连；所述二极管的阴极端与电压检测模块1相连；所述mos管s的漏极端和二极管的阳极端相连，mos管s的源极端和光伏阵列的负电压端相连，mos管s的栅极端与mos管驱动电路发出的驱动信号boost-pwm相连；

所述第二部分光伏直流均压部分包括2e负载接口+端、2e负载接口-端、mos管s1和s2、电感l2、电容c1和c2、e负载接口1+端、e负载接口1-端、e负载接口2+端、e负载接口2-端，电压检测模块2；

其连接关系为：所述2e负载接口+端与光伏升压部分的二极管的阴极端相连，2e负载接口-端与mos管s的源极端相连；所述mos管s1的漏极端与二极管的阴极端相连，mos管s1的源极端与mos管s2的漏极端相连，mos管s2的源极端与mos管s的源极端相连，mos管s1的栅极端与mos管驱动电路发出的驱动信号pwm1_out相连，mos管s2的栅极端与mos管驱动电路发出的驱动信号pwm2_out相连；所述电感l2连接于mos管s1和s2的中点与电容c1和c2的中点，电感l2还分别连接于e负载接口1-端和e负载接口2+端的中点，电感l2继续连接于电压检测模块2的一端；所述电容c1一端和c2连接，另一端接于mos管s1的漏极端，电容c2另一端接于mos管s2的源极端；所述e负载接口1-端与e负载接口2+端相连，所述e负载接口1+端接于mos管s1的漏极端，e负载接口2-端接于mos管s2的源极端；所述电压检测模块2一端与mos管s1的漏极端相连，另一端与e负载接口1-端和e负载接口2+端的中点相连。

所述第三部分光伏并网部分包括三相逆变器、电流检测模块、lcl滤波器、线路电阻ra、rb、rc、电网和电网电压检测模块，所述三相逆变器包含6个igbt：v1、v2、v3、v4、v5、v6，所述lcl滤波器包含6个电感l2a、l2b、l2c、l3a、l3b、l3c，3个电容ca、cb、cc；

其连接关系为：所述三相逆变器接于光伏直流均压部分后端，所述6个igbt每两个组成一个半桥(即一相)，所述v1、v4组成a相，所述v2、v5组成b相，所述v3、v6组成c相；所述电流检测模块接于三相逆变器两端；所述电感l2a接于a相后端，电感l2b接于b相后端，电感l2c接于c相后端；所述电感l3a接于电感l2a后端，电感l3b接于电感l2b后端，电感l3c接于电感l2c后端；所述电容ca与电感l3a并联，与电感l2a串联，电容cb与电感lb并联，与电感l2b串联，电容cc与电感l3c并联，与电感l2c串联；所述线路电阻ra接于电感l3a后端，线路电阻rb接于电感l3b后端，线路电阻rc接于电感l3c后端，所述电网接于线路电阻ra、rb、rc后端；所述电网电压检测模块接于电网端。

所述电压检测模块2包含两个分压电阻r21和r22，一个运算放大器u7a，一个电阻r35，一个电容c5，两个二极管；所述两个二极管串联，形成引脚1、引脚2和引脚3；

其连接关系为：所述分压电阻r21和r22串联，输入电压经分压电阻r22和分压电阻r21后接地；所述运算放大器u7a同相输入端与分压电阻r21和r22的中点相连，运算放大器u7a输出端直接与其反相输入端相连，运算放大器u7a输出端还与电阻r35、电容c5连接后接地，电阻r35还与两个二极管的引脚3相连，所述两个二极管的引脚1接地，引脚2接3.3v电压，引脚3接dsp的adc接口。

所述mos管驱动电路一端接于dsp，另一端分别连接于mos管s、s1和s2的栅极端；

所述mos管驱动电路包含6个电阻r1、r5、r8、r11、r13和r14，一个双通道隔离驱动芯片si8233bd-d-is，两个二极管d1、d2；输入为dsp端发出的pwm1和pwm2信号，输出为pwm1_out和pwm2_out信号，所述pwm1_out为mos管s1的驱动信号，所述pwm2_out为mos管s2的驱动信号，所述pwm1_out和pwm2_out为互补形式；

其连接关系为：输入pwm1经电阻r8后接入mos管驱动芯片u3的引脚1，输入pwm2经电阻r13后接入mos管驱动芯片u3的引脚2，mos管驱动芯片u3的引脚15与电阻r5相连，mos管驱动芯片u3的引脚16与电阻r14相连，电阻r5连接输出端pwm1_out，电阻r14连接输出端pwm2_out，电阻r5的输出端还经电阻r1、二极管d1反馈后连接至电阻r5的输入端，电阻r14的输出端还经电阻r11、二极管d2反馈后连接至电阻r14的输入端。

所述igbt驱动电路由三个双通道隔离驱动芯片si8233bd-d-is组成，输入端接于dsp的六路spwm输出，输出端分别连接于三相逆变器的6个igbt。

所述电压检测模块1检测光伏升压部分光伏直流端电压，电压检测模块1结构与电压检测模块2相同，电压检测模块1中分压电阻为r11和r12。

所述电流检测模块的结构为：电流互感器h1的1引脚分别与电阻r44、r42连接，r44的另一端经过电阻r46与电流互感器h1的2引脚相连，r44的另一端再与地连接；r42的另一端分别连接电容cy3和电阻r45；电容cy3的另一端分别与地和电容cy4相连；h1的2引脚经过电阻r49分别与电容cy4、电阻r47相连；电阻r45的另一端直接与运算放大器u9a的负端相连，运算放大器u9a的输出分别连接电阻r43、电容c14；r43、c14的另一端都与u9a的负端相连，电阻r47的另一端直接与运算放大器u9a的正端相连，u9a的正端分别经过电容c16、r50连接至地；u9a的输出经电阻r48和电容c15与地相连，电阻r48的另一端经过电阻r52连接到运算放大器u4a的同相输入端，+1.5v电源经电阻r53后也接入运算放大器u4a的同相输入端，运算放大器u4a的同相输入端也经电阻r54后接地；运算放大器u4a的反相输入端经电阻r51后接地，运算放大器u4a的输出端经电阻r55后接于其反相输入端，运算放大器u4a的输出端连接至dsp的adc接口。

所述电网电压检测模块的结构为：电网三相电输入端口的a相依次经过电阻r30、r31、r32、r33、r34与电压互感器t2的1脚相连，电压互感器t2的2脚与220市电的零线n直接相连，t2的3脚分别与电阻r28、r35相连，r35的另一端经过电阻r37与t2的4脚相连，r35的另一端再与地连接；r28的另一端分别与电阻r36、电容cy1相连；电容cy1的另一端分别与地和电容cy2相连，t2的4脚经过电阻r41分别与电容cy2、电阻r38连接；电阻r36的另一端直接与运算放大器u8a的反相输入端相连；电阻r38的另一端直接与运算放大器u8a的同相输入端相连；u8a的输出分别连接电阻r29、电容c2，r29和c2的另一端都与u8a的负端相连；运算放大器u8a的同相输入端端分别与电阻r40、电容c12连接，r40和c12的另一端与地连接；u8a的输出经过电阻r39、电容c6与地相连，电阻r39的另一端经过电阻r72连接到运算放大器u5a的同相输入端，+1.5v电源经电阻r73后也接入运算放大器u5a的同相输入端，运算放大器u5a的同相输入端也经电阻r74后接地；运算放大器u5a的反相输入端经电阻r71后接地，运算放大器u5a的输出端经电阻r75后接于其反相输入端，运算放大器u5a的输出端连接至dsp的adc接口。

所述的光伏直流均压供电协调控制方法，包括以下步骤：

实现光伏直流均压供电协调控制由以下三种形式顺次进行：

第一步，电压检测模块1动作，检测电阻r11电压；光伏直流端电压udc流经电压检测模块1，经过计算得到电阻r11电压的电压信号；

1-1光伏直流端电压udc由光伏阵列的正负端电压upv经过boost升压电路升压得到；其中，光伏阵列的正负端电压upv的计算公式为：

式中，upv为光伏阵列的正负端电压，n为光伏电池板的数量，u0为1块光伏电池板的电压。

1-2根据1-1中得到的upv可求得光伏直流端电压udc，其计算公式为：

式中，udc为光伏直流端电压，α为mos管s的pwm波形信号占空比。

1-3光伏直流端电压udc流经电压检测模块1，驱动电压检测模块1，电压检测模块1中有两个电阻r11和r12，电阻r11电压为ur11，其计算公式为：

式中，udc为光伏直流端电压，即电压检测模块1的输入电压。

1-4dsp中电阻r11电压的adc值ur'11为：

第二步，根据第一步检测得到的电阻r11电压ur11的电压信号，在dsp中进行两次判断；

2-1电阻r11电压ur11的电压信号与2e设定电压信号进行对比，第一次判断为电阻r11电压信号是否等于2e电压信号，若是，直接进入到第三步3-1；若不是，进入到2-2，进行第二次判断。

2-2第二次判断为电阻r11电压ur11的电压信号是否大于2e电压信号，若是，进入到第三步3-2；若不是，进入到第三步3-3；

所述2e设定电压为在电压检测模块1的接入两端电压为2e时，电阻r11的电压值，其计算公式为：

所述2e电压信号为dsp中2e设定电压的adc值，计算公式为：

第三步，调节dsp中pi控制器参数，改变输出pwm波形的占空比；

3-1电阻r11电压ur11的电压信号等于2e电压信号，不改变占空比；

3-2电阻r11电压ur11的电压信号大于2e电压信号，减小占空比；

3-3电阻r11电压ur11的电压信号小于2e电压信号，增大占空比；

第四步，电压检测模块2动作，检测电阻r21电压；电容c1两端电压流经电压检测模块2，经过计算得到电阻r21电压的电压信号；

4-1电容c1两端电压流经电压检测模块2，驱动电压检测模块2，电压检测模块2中有两个电阻r21和r22，电阻r21电压ur21，所述电阻r21电压ur21的计算公式为：

式中，u1为电容c1两端电压，即电压检测模块2的输入电压。

4-2dsp中电阻r21电压的adc值ur'21为：

第五步，根据第四步检测得到的电阻r21电压ur21的电压信号，在dsp中进行两次判断；

5-1电阻r21电压ur21的电压信号与e设定电压信号进行对比，第一次判断为电阻r21电压信号是否等于e电压信号，若是，直接进入到第六步6-1；若不是，进入到5-2，进行第二次判断。

5-2第二次判断为电阻r21电压ur21的电压信号是否大于e电压信号，若是，进入到第六步6-2；若不是，进入到第六步6-3。

所述e设定电压为在电压检测模块2的接入两端电压为e时，电阻r1的电压值，其计算公式为：

所述e电压信号为dsp中e设定电压的adc值，计算公式为：

第六步，调节dsp中pi控制器参数，改变输出pwm1和pwm2的占空比；

6-1电阻r21电压ur21的电压信号等于e设定电压信号，不改变pwm1和pwm2的占空比；

6-2电阻r21电压ur21的电压信号大于e设定电压信号，增大pwm1的占空比，减小pwm2的占空比；

6-3电阻r21电压ur21的电压信号小于e设定电压信号，减小pwm1的占空比，增大pwm2的占空比；

pi控制器调节输出pwm1和pwm2波形的占空比，再经过mos管驱动电路输出pwm1_out和pwm2_out，pwm1_out驱动mos管s1，pwm2_out驱动mos管s2；通过控制mos管s1和s2开通时间的长短，实现电容c1和c2两端电压都为e；

第七步，电流检测模块动作，检测三相逆变器输出电流；

第八步，电网电压检测模块动作，检测电网电压；

第九步，调节dsp中pi控制器参数，改变输出6路spwm的占空比，实现光伏并网逆变器单位功率因数下并网。

本发明的实质性特点为：

当前的类似装置中，正常电路只有光伏升压和光伏并网部分。本发明加入了“光伏直流均压部分”，在光伏直流均压部分中，增加了直流均压电路的设计，通过mos管s1和s2、电感l2、电容c1和c2、负载r1和r2的连接，组成了全新的电路。

控制方法的创新中，在光伏直流均压部分，即使在接入不平衡负载的情况下，也可通过dsp控制两个mos管及电感实现直流均压。

本发明的有益效果：

1、本发明所述一种光伏直流均压供电协调控制装置及方法。通过光伏升压，光伏直流均压，光伏并网这三部分，实现光伏直流供电协调控制，解决了光伏直流供电不稳定，就地消纳控制方法复杂等问题，实现了对直流负载单元的直接供电；

2、本发明即使在接入不平衡负载情况下，通过检测分压电阻r21的电压ur21，将检测电压传递到dsp上，dsp通过对比ur21与设定电压，再经过pi控制器与mos管驱动电路，对mos管s1和s2进行控制，从而使得不同电容单元的电压均压；

3、本发明是为了解决光伏直流不能分压实现e和2e两种电压等级电压的问题，以及光伏发电对直流负载单元直接供电不均衡、不稳定等问题，使得光伏发电可直接稳定可靠的供电给直流负载单元；

4、本发明后接三相逆变器，余电可并网，三相逆变器输出电压经过lcl滤波器进行滤波后接入电网，不影响现存的系统结构。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图；

图2为本发明的系统电路结构图；

图3为本发明的系统流程图；

图4为本发明的电压检测模块2的原理图；

图5为本发明的mos管驱动电路原理图；图5mos管驱动电路是对图2中mos管s1、s2如何驱动的说明，图5中pwm1_out驱动mos管s1，pwm2_out驱动mos管s2；

图6为本发明的igbt驱动电路原理图；

图7为本发明的电流检测模块电路图；

图8为本发明的电网电压检测模块电路图；

图9为本发明的并网逆变器控制策略图；

图10为本发明的系统仿真电路图；

图11为本发明的均压仿真结果图；

图12为本发明的直流线路两端电压电流仿真结果图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明实施方式作进一步详述。

为了更为具体地描述本发明,下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

在本实施例中，一种光伏直流均压供电协调控制装置的结构如图1所示，该装置包括光伏升压部分、光伏直流均压部分、光伏并网部分和dsp；

所述第一部分光伏升压部分包括光伏阵列、boost升压电路和电压检测模块1，所述光伏阵列，由n组光伏电池板串联组成；所述boost升压电路，包括电感l1、二极管和mos管s；

其连接关系为：所述光伏阵列的正电压端与电感l1连接，电感l1与二极管阳极相连；所述二极管的阴极端与电压检测模块1相连；所述mos管s的漏极端和二极管的阳极端相连，mos管s的源极端和光伏阵列的负电压端相连，mos管s的栅极端与mos管驱动电路发出的驱动信号boost-pwm相连；

所述第二部分光伏直流均压部分包括2e负载接口+端、2e负载接口-端、mos管s1和s2、电感l2、电容c1和c2、e负载接口1+端、e负载接口1-端、e负载接口2+端、e负载接口2-端，电压检测模块2；

其连接关系为：所述2e负载接口+端与光伏升压部分的二极管的阴极端相连，2e负载接口-端与mos管s的源极端相连；所述mos管s1的漏极端与二极管的阴极端相连，mos管s1的源极端与mos管s2的漏极端相连，mos管s2的源极端与mos管s的源极端相连，mos管s1的栅极端与mos管驱动电路发出的驱动信号pwm1_out相连，mos管s2的栅极端与mos管驱动电路发出的驱动信号pwm2_out相连；所述电感l2连接于mos管s1和s2的中点与电容c1和c2的中点，电感l2还分别连接于e负载接口1-端和e负载接口2+端的中点，电感l2继续连接于电压检测模块2的一端；所述电容c1一端和c2连接，另一端接于mos管s1的漏极端，电容c2另一端接于mos管s2的源极端；所述e负载接口1-端与e负载接口2+端相连，所述e负载接口1+端接于mos管s1的漏极端，e负载接口2-端接于mos管s2的源极端；所述电压检测模块2一端与mos管s1的漏极端相连，另一端与e负载接口1-端和e负载接口2+端的中点相连。

所述第三部分光伏并网部分包括三相逆变器、电流检测模块、lcl滤波器、线路电阻ra、rb、rc、电网和电网电压检测模块，所述三相逆变器包含6个igbt：v1、v2、v3、v4、v5、v6，所述lcl滤波器包含6个电感l2a、l2b、l2c、l3a、l3b、l3c，3个电容ca、cb、cc；

其连接关系为：所述三相逆变器接于光伏直流均压部分后端，所述6个igbt每两个组成一个半桥(即一相)，所述v1、v4组成a相，所述v2、v5组成b相，所述v3、v6组成c相；所述电流检测模块接于三相逆变器两端；所述电感l2a接于a相后端，电感l2b接于b相后端，电感l2c接于c相后端；所述电感l3a接于电感l2a后端，电感l3b接于电感l2b后端，电感l3c接于电感l2c后端；所述电容ca与电感l3a并联，与电感l2a串联，电容cb与电感lb并联，与电感l2b串联，电容cc与电感l3c并联，与电感l2c串联；所述线路电阻ra接于电感l3a后端，线路电阻rb接于电感l3b后端，线路电阻rc接于电感l3c后端，所述电网接于线路电阻ra、rb、rc后端；所述电网电压检测模块接于电网端。

三相逆变器输出电压经过lcl滤波器进行滤波后接入电网。也可经单相逆变器后变为单相交流电，供给单相交流用电设备使用。

所述电压检测模块2如图4所示，包含两个分压电阻r21和r22，一个运算放大器u7a，一个电阻r35，一个电容c5，两个二极管；所述两个二极管串联，形成引脚1、引脚2和引脚3；

其连接关系为：所述分压电阻r21和r22串联，输入电压经分压电阻r22和分压电阻r21后接地；所述运算放大器u7a同相输入端与分压电阻r21和r22的中点相连，运算放大器u7a输出端直接与其反相输入端相连，运算放大器u7a输出端还与电阻r35、电容c5连接后接地，电阻r35还与两个二极管的引脚3相连，所述两个二极管的引脚1接地，引脚2接3.3v电压，引脚3接dsp的adc接口。

所述运算放大器u7a是电压跟随的作用，电阻r35和电容c5是rc滤波作用，两个二极管是起到保护作用。

所述mos管驱动电路一端接于dsp，另一端分别连接于mos管s、s1和s2的栅极端。

所述mos管驱动电路如图5所示，包含6个电阻r1、r5、r8、r11、r13和r14，一个双通道隔离驱动芯片si8233bd-d-is，两个二极管d1、d2；输入为dsp端发出的pwm1和pwm2信号，输出为pwm1_out和pwm2_out信号，所述pwm1_out为mos管s1的驱动信号，所述pwm2_out为mos管s2的驱动信号，所述pwm1_out和pwm2_out为互补形式；

其连接关系为：输入pwm1经电阻r8后接入mos管驱动芯片u3的引脚1，输入pwm2经电阻r13后接入mos管驱动芯片u3的引脚2，mos管驱动芯片u3的引脚15与电阻r5相连，mos管驱动芯片u3的引脚16与电阻r14相连，电阻r5连接输出端pwm1_out，电阻r14连接输出端pwm2_out，电阻r5的输出端还经电阻r1、二极管d1反馈后连接至电阻r5的输入端，电阻r14的输出端还经电阻r11、二极管d2反馈后连接至电阻r14的输入端。

所述igbt驱动电路如图6所示(图6igbt驱动电路是对图2中三相逆变器的6个igbt如何驱动的说明，图6中6路spwm输出驱动6个igbt。)，igbt驱动电路与mos管驱动电路原理相同，结构类似，由三个双通道隔离驱动芯片si8233bd-d-is组成，输入端接于dsp的六路spwm输出，输出端分别连接于三相逆变器的6个igbt。

所述电压检测模块1检测光伏升压部分光伏直流端电压，电压检测模块1结构及原理与电压检测模块2相同，电压检测模块1中分压电阻为r11和r12；所述mos管驱动电路也输出boost-pwm，驱动mos管s。

所述电流检测模块如图7所示，其连接关系为：电流互感器h1的1引脚分别与电阻r44、r42连接，r44的另一端经过电阻r46与电流互感器h1的2引脚相连，r44的另一端再与地连接；r42的另一端分别连接电容cy3和电阻r45；电容cy3的另一端分别与地和电容cy4相连；h1的2引脚经过电阻r49分别与电容cy4、电阻r47相连；电阻r45的另一端直接与运算放大器u9a的负端相连，运算放大器u9a的输出分别连接电阻r43、电容c14；r43、c14的另一端都与u9a的负端相连，电阻r47的另一端直接与运算放大器u9a的正端相连，u9a的正端分别经过电容c16、r50连接至地；u9a的输出经电阻r48和电容c15与地相连，电阻r48的另一端经过电阻r52连接到运算放大器u4a的同相输入端，+1.5v电源经电阻r53后也接入运算放大器u4a的同相输入端，运算放大器u4a的同相输入端也经电阻r54后接地；运算放大器u4a的反相输入端经电阻r51后接地，运算放大器u4a的输出端经电阻r55后接于其反相输入端，运算放大器u4a的输出端连接至dsp的adc接口。

电流互感器串在需要测量的电流的线路中，检测光伏并网部分三相逆变器的单相输出电流，电流互感器输出测h1的1、2引脚与电阻r44、r46并联，将电流信号转成电压信号。电阻r42、r49，电容cy3、cy4组成滤波电路，此连接方式为差分方式输出，再经过电阻r45、r47、r43、r50，电容c14、c16和运算放大器u9a组成差分放大电路，u9a的输出经过r48、c15组成的rc滤波后连接至由运算放大器u4a、电阻r51、r52、r53、r54、r55和+1.5v电源组成的同相求和运算电路，运算放大器u4a的输出流入dsp进行采样。

所述电网电压检测模块如图8所示，其连接关系为：电网三相电输入端口的a相依次经过电阻r30、r31、r32、r33、r34与电压互感器t2的1脚相连，电压互感器t2的2脚与220市电的零线n直接相连，t2的3脚分别与电阻r28、r35相连，r35的另一端经过电阻r37与t2的4脚相连，r35的另一端再与地连接；r28的另一端分别与电阻r36、电容cy1相连；电容cy1的另一端分别与地和电容cy2相连，t2的4脚经过电阻r41分别与电容cy2、电阻r38连接；电阻r36的另一端直接与运算放大器u8a的反相输入端相连；电阻r38的另一端直接与运算放大器u8a的同相输入端相连；u8a的输出分别连接电阻r29、电容c2，r29和c2的另一端都与u8a的负端相连；运算放大器u8a的同相输入端端分别与电阻r40、电容c12连接，r40和c12的另一端与地连接；u8a的输出经过电阻r39、电容c6与地相连，电阻r39的另一端经过电阻r72连接到运算放大器u5a的同相输入端，+1.5v电源经电阻r73后也接入运算放大器u5a的同相输入端，运算放大器u5a的同相输入端也经电阻r74后接地；运算放大器u5a的反相输入端经电阻r71后接地，运算放大器u5a的输出端经电阻r75后接于其反相输入端，运算放大器u5a的输出端连接至dsp的adc接口。

交流电压采集使用电流型电压互感器(zmpt1072ma:2ma),输入时满足：

输出测t2的3、4引脚与电阻r35、r37并联，将电流信号转成电压信号。电阻r28、r41，电容cy1、cy2组成滤波电路，此连接方式为差分方式输出，再经过电阻r36、r38、r39、r40，电容c12、c2和运算放大器u8a组成差分放大电路，u8a的输出经过r39、c6组成的rc滤波后连接至由运算放大器u5a、电阻r71、r72、r73、r74、r75和+1.5v电源组成的同相求和运算电路，运算放大器u5a的输出流入dsp进行采样。

所述dsp型号为tms320f2808，电压范围为0～3.3v。

所述dsp输入端分别连接于电压检测模块1电压检测模块2、电流检测模块和电网电压检测模块，输出端分别连接于mos管驱动电路和igbt驱动电路；光伏升压部分和光伏直流均压部分通过mos管驱动电路和dsp相连，光伏并网部分通过igbt驱动电路和dsp相连。

所述dsp接收电压检测模块1的电压检测信号，检测电压信号与2e设定电压信号进行对比，再经pi控制器、mos管驱动电路后产生驱动信号boost-pwm，boost-pwm信号给mos管s的栅极，控制mos管s的开通时间；所述dsp接收电压检测模块2的电压检测信号，电压检测信号与e设定电压信号进行对比，再经pi控制器发出驱动信号pwm1和pwm2，pwm1和pwm2经mos管驱动电路后产生驱动信号pwm1_out和pwm2_out，pwm1_out和pwm2_out给mos管s1和s2的栅极，控制mos管s1和s2的开通时间；所述dsp接收电流检测模块和电网电压检测模块的检测信号，经pi控制器产生驱动信号，再经igbt驱动电路后产生6路spwm驱动信号给三相逆变器的6个igbt，控制igbt的开通时间；

电容c1和c2两端的电压为2e，记e负载接口1+端、e负载接口1-端接入负载为r1，记e负载接口2+端、e负载接口2-端接入负载为r2。当所接负载相同时，即r1等于r2，电容c1和c2均分直流电压2e，记两个电容电压为e，此时电容c1和c2中点记为“0”点。当所接负载不相同时，即r1不等于r2，电容c1电压记为u1，电容c2电压记为u2，u1不等于u2。当r1大于r2时，c1两端电压较大，u1大于u2，此时“0”点上移，中点记为“-x”点；当r1小于r2时，c2两端电压较大，u1小于u2，此时“0”点下移，中点记为“+x”点。

所述的光伏直流均压供电协调控制方法，如图3所示：

实现光伏直流均压供电协调控制由以下三种形式顺次进行：

第一种形式的功能是实现光伏升压部分的光伏直流电压稳定在2e，此调节方法具体步骤为第一步电压检测模块1动作，检测电阻r11电压，第二步在dsp中进行两次判断，第三步经过pi控制器调节输出pwm波形的占空比；

第二种形式的功能是实现光伏直流均压部分的两电容电压都稳定在e，此调节方法具体步骤为第四步电压检测模块2动作，检测电阻r21电压，第五步在dsp中进行两次判断，第六步为经过pi控制器调节输出pwm1和pwm2的占空比；

第三种形式的功能是实现余电并网，此调节方法具体步骤为第七步电流检测模块动作，检测三相逆变器输出电流，第八步电网电压检测模块动作，检测电网电压，第九步在dsp中经过pi控制器调节输出6路spwm的占空比，实现光伏并网逆变器输出电压成功并网。

三种形式的具体步骤如下：

第一步，电压检测模块1动作，检测电阻r11电压；光伏直流端电压udc流经电压检测模块1，经过计算得到电阻r11电压的电压信号；

1-1光伏直流端电压udc由光伏阵列的正负端电压upv经过boost升压电路升压得到；其中，光伏阵列的正负端电压upv的计算公式为：

式中，upv为光伏阵列的正负端电压，n为光伏电池板的数量，u0为1块光伏电池板的电压。

1-2根据1-1中得到的upv可求得光伏直流端电压udc，其计算公式为：

式中，udc为光伏直流端电压，α为mos管s的pwm波形信号占空比。

1-3光伏直流端电压udc流经电压检测模块1，驱动电压检测模块1，电压检测模块1中有两个电阻r11和r12，电阻r11电压为ur11，其计算公式为：

式中，udc为光伏直流端电压，即电压检测模块1的输入电压。

1-4dsp中电阻r11电压的adc值ur'11为：

在第一步中，boost升压电路中mos管s起到开关作用，当mos管s开通时，电流经mos管s流入电感l1，对电感l1充电，当mos管s关断时，电感l1释放出方才充入的能量，这时的电感就变成了“电源”，起到了升压作用。

第二步，根据第一步检测得到的电阻r11电压ur11的电压信号，在dsp中进行两次判断；

2-1电阻r11电压ur11的电压信号与2e设定电压信号进行对比，第一次判断为电阻r11电压信号是否等于2e电压信号，若是，直接进入到第三步3-1；若不是，进入到2-2，进行第二次判断。

2-2第二次判断为电阻r11电压ur11的电压信号是否大于2e电压信号，若是，进入到第三步3-2；若不是，进入到第三步3-3；

所述2e设定电压为在电压检测模块1的接入两端电压为2e时，电阻r11的电压值，其计算公式为：

所述2e电压信号为dsp中2e设定电压的adc值，计算公式为：

第三步，调节dsp中pi控制器参数，改变输出pwm波形的占空比；

3-1电阻r11电压ur11的电压信号等于2e电压信号，不改变占空比；

3-2电阻r11电压ur11的电压信号大于2e电压信号，减小占空比；

3-3电阻r11电压ur11的电压信号小于2e电压信号，增大占空比；

pi控制器根据电阻r11电压ur11的电压信号与2e电压信号的大小，调节输出pwm波形的占空比。pwm波形的占空比变化，经过mos管驱动电路输出的boost-pwm的占空比变化，boost-pwm控制mos管s开通时间的长短也发生变化，升压的比例变化，直至电阻r11电压ur11的电压信号等于2e电压信号，占空比不发生变化；

占空比不发生变化，说明电阻r11电压ur11的电压信号等于2e电压信号，说明光伏发电经过光伏升压部分后得到的光伏直流电压稳定在了2e，可直接为2e直流负载单元进行稳定供电，也为第二部分光伏直流分压部分提供了稳定的电压。

第四步，电压检测模块2动作，检测电阻r21电压；电容c1两端电压流经电压检测模块2，经过计算得到电阻r21电压的电压信号。

4-1电容c1两端电压流经电压检测模块2，驱动电压检测模块2，电压检测模块2中有两个电阻r21和r22，电阻r21电压ur21，所述电阻r21电压ur21的计算公式为：

式中，u1为电容c1两端电压，即电压检测模块2的输入电压。

4-2dsp中电阻r21电压的adc值ur'21为：

第五步，根据第四步检测得到的电阻r21电压ur21的电压信号，在dsp中进行两次判断；

5-1电阻r21电压ur21的电压信号与e设定电压信号进行对比，第一次判断为电阻r21电压信号是否等于e电压信号，若是，直接进入到第六步6-1；若不是，进入到5-2，进行第二次判断。

5-2第二次判断为电阻r21电压ur21的电压信号是否大于e电压信号，若是，进入到第六步6-2；若不是，进入到第六步6-3。

所述e设定电压为在电压检测模块2的接入两端电压为e时，电阻r1的电压值，其计算公式为：

所述e电压信号为dsp中e设定电压的adc值，计算公式为：

第六步，调节dsp中pi控制器参数，改变输出pwm1和pwm2的占空比。

6-1电阻r21电压ur21的电压信号等于e设定电压信号，不改变pwm1和pwm2的占空比。

6-2电阻r21电压ur21的电压信号大于e设定电压信号，增大pwm1的占空比，减小pwm2的占空比。

6-3电阻r21电压ur21的电压信号小于e设定电压信号，减小pwm1的占空比，增大pwm2的占空比。

当电阻r21电压ur21的电压信号等于e设定电压信号时，说明r1等于r2，u1等于u2，此时中点为“0”点，不需要改变pwm1和pwm2的占空比；

当电阻r21电压ur21的电压信号大于e设定电压信号时，说明r1大于r2，u1大于u2，此时“0”点上移，中点为“-x”点，增大mos管s1的驱动信号pwm1的占空比，减小mos管s2的驱动信号pwm2的占空比，经过mos管驱动电路输出的pwm1_out的占空比变大，使mos管s1、s2的中点处电势增大，mos管s1、s2的中点通过电感l2连接于电容c1、c2的中点，使“0”点上移，中点重回“0”点，使u1＝u2＝e；

当电阻r21电压ur21的电压信号小于e设定电压信号时，说明r1小于r2，u1小于u2，此时“0”点下移，中点为“+x”点，减小mos管s1的驱动信号pwm1的占空比，增大mos管s2的驱动信号pwm2的占空比，经过mos管驱动电路输出的pwm1_out的占空比变小，使mos管s1、s2的中点处电势减小，mos管s1、s2的中点通过电感l2连接于电容c1、c2的中点，使“0”点下移，中点重回“0”点，使u1＝u2＝e。

pi控制器调节输出pwm1和pwm2波形的占空比，再经过mos管驱动电路输出pwm1_out和pwm2_out，pwm1_out驱动mos管s1，pwm2_out驱动mos管s2。通过控制mos管s1和s2开通时间的长短，实现电容c1和c2两端电压都为e。

电容c1和c2两端电压都为e，说明本系统实现了光伏直流均压，即使在接入不平衡负载的情况下，也可为两个e直流负载单元稳定供电。

经过第一部分光伏升压部分和第二部分光伏直流均压部分，实现了光伏升压部分输出稳定的2e电压，光伏直流均压部分输出稳定的e电压，可为2e和e两个电压等级的直流负载单元供电，实现对光伏发电的就地消纳和对直流负载单元的直接供电，并能保证对直流负载单元供电的稳定性与可靠性。

需要说明的是：光伏直流均压部分是把2e电压均分为两部分，并不限定为两部分，可以均分为任意几个部分，结构类似，控制方法相同。

在第一部分和第二部分的光伏电全部被直流负载使用时，系统没有余电，不进入第三部分；在第一部分和第二部分的光伏电没有全部被直流负载使用时，系统有余电，进入第三部分光伏并网部分。

第七步，电流检测模块动作，检测三相逆变器输出电流；

三相逆变器输出电流经电流检测模块，驱动电流检测模块，电流检测模块采用电流互感器，串在光伏并网部分三相逆变器的输出线路中，检测三相逆变器的输出电流；电流互感器检测到的电流经电阻r44、r46，将电流信号转成电压信号，再经过差分放大电路，放大倍数为又经过由+1.5v电源组成的同相求和运算电路，输出流入dsp进行采样。

电流检测模块检测到的信号传给dsp，在dsp中得到检测信号为：

第八步，电网电压检测模块动作，检测电网电压；

电网电压流经电网电压检测模块，驱动电网电压检测模块，电网电压检测模块采用电流型电压互感器(zmpt1072ma:2ma),电压互感器检测到的电压经电阻r35、r37，将电流信号转成电压信号，再经过差分放大电路，放大倍数为又经过由+1.5v电源组成的同相求和运算电路，输出流入dsp进行采样。

电网电压检测模块检测到的信号传给dsp，在dsp中得到检测信号为：

第九步，调节dsp中pi控制器参数，改变输出6路spwm的占空比，实现光伏并网逆变器单位功率因数下并网。

并网逆变器的控制策略原理图如图9所示，进行有功无功控制。并网逆变器输出电流iabc由第七步中得到，电网电压eabc由第八步中得到，光伏直流两端电压设定值uref为2e，光伏直流电压检测值为udc。

由固定坐标系abc到旋转坐标系dq的park变换公式为：

由旋转坐标系dq到固定坐标系abc的反park变换公式为：

对uref-udc的pi控制称为电压外环控制，为并网有功轴提供参考电流，另外两个pi控制系统称为电流内环控制，该内环控制在电网电压同步的dq旋转坐标系下，利用2个pi调节器对并网dq轴电流分别进行独立控制，其中通过调节d轴电流改变光伏逆变器的输出的有功功率；通过调节q轴电流可以改变光伏逆变器输出的无功功率，进而对并网功率因数进行控制，设置q轴参考电流为0，实现光伏并网逆变器单位功率因数下并网。调节dsp中pi控制器参数，改变输出6路spwm的占空比，再通过igbt驱动电路对6个igbt进行驱动，实现余电并网，不影响现存的系统结构。

需要说明的是：余电并不限定为经三相逆变器后并入电网，也可经单相逆变器后变为单相交流电，供给单相交流用电设备使用。

实施例1：

图10为本发明的系统仿真电路图，取光伏直流端设定电压2e为750v，取电容c1两端设定电压e为375v，进行实例分析。

第一步，电压检测模块1动作，检测电阻r11电压；光伏直流端电压udc流经电压检测模块1，经过计算得到电阻r11电压的电压信号。

1-1取光伏电池板的数量n为18，此时光伏阵列的正负端电压为：

upv＝18*36＝648

1-2假设此时光伏直流端电压udc为700v,此时α的计算公式为：

1-3电压检测模块1中两个电阻电阻r11取1kω，电阻r12取300kω，r11电压ur11为：

1-4dsp中电阻r11电压的adc值ur'11为：

第二步，根据第一步检测得到的电阻r11电压ur11的电压信号，在dsp中进行两次判断；

直流线路两端设定电压2e为750v，电压检测模块1的两端接入电压为750v，电阻r11的电压设定值为：

dsp中750v设定电压的adc值为：

2-1进行第一次判断，电阻r11电压ur11的电压信号是否等于750v设定电压信号:2892≠3091，进入到2-2，进行第二次判断；

2-2第二次判断为电阻r11电压ur11的电压信号是否大于750v电压信号：2892＜3091，进入到第三步3-3。

第三步，调节dsp中pi控制器参数，改变输出pwm波形的占空比。

3-3电阻r11电压ur11的电压信号小于750v设定电压信号；

增大占空比至0.13，保证直流线路两端的电压稳定在750v。此时直流线路两端的电压电流仿真结果如图12所示，电压为750v，电流为188a。

第四步，电压检测模块2动作，检测电阻r21电压；电容c1两端电压流经电压检测模块2，经过计算得到电阻r21电压的电压信号。

4-1假设此时电容c1两端电压u1为300v,电压检测模块2中两个电阻电阻r21取1kω，电阻r22取150kω，r21电压ur21为：

4-2dsp中电阻r21电压的adc值ur'21为：

第五步，根据第四步检测得到的电阻r21电压ur21的电压信号，在dsp中进行两次判断；

电容c1两端设定电压e为375v时，电压检测模块2的两端接入电压为375v，电阻r21的电压设定值为：

dsp中375v设定电压的adc值为：

5-1进行第一次判断，电阻r21电压ur21的电压信号是否等于375v设定电压信号:2470≠3078，进入到5-2，进行第二次判断；

5-2第二次判断为电阻r21电压ur21的电压信号是否大于375v电压信号：2470＜3078，进入到第六步6-3。

第六步，调节dsp中pi控制器参数，改变输出pwm1和pwm2的占空比。

6-3电阻r21电压ur21的电压信号小于375v设定电压信号，减小pwm1的占空比，增大pwm2的占空比。

电阻r21电压ur21的电压信号小于375v设定电压信号，此时“0”点下移，中点为“+x”点，pi控制器调节输出pwm1的占空比增大，pwm2的占空比减小，再经过mos管驱动电路输出pwm1_out和pwm2_out，使pwm1_out的占空比增大，pwm2_out的占空比减小，使mos管s1、s2的中点处电势减小，mos管s1、s2的中点通过电感l2连接于电容c1、c2的中点，使“0”点下移，中点重回“0”点，使u1＝u2＝e。

此时电容c1和c2两端的电压仿真结果如图11所示，电压均为375v。

在第一部分和第二部分的光伏电全部被直流负载使用时，系统没有余电，不进入第三部分；在第一部分和第二部分的光伏电没有全部被直流负载使用时，系统有余电，进入第三部分光伏并网部分。

第七步，电流检测模块动作，检测三相逆变器输出电流。

电流检测模块采用电流互感器，串在光伏并网部分三相逆变器的输出线路中，检测三相逆变器的输出电流。电流互感器检测到的电流经电阻r44、r46将电流信号转成电压信号，设r44+r46＝5ω，再经过差分放大电路，放大倍数为又经过由+1.5v电源组成的同相求和运算电路，输出流入dsp进行采样。

电流检测模块检测到的信号传给dsp，在dsp中得到检测信号为：

第八步，电网电压检测模块动作，检测电网电压。

电网电压检测模块采用电流型电压互感器(zmpt1072ma:2ma),电压互感器检测到的电压经电阻r30、r31、r32、r33、r34、r35、r37将电流信号转成电压信号，设r30+r31+r32+r33+r34＝220kω，r35+r37＝10ω，再经过差分放大电路，放大倍数为又经过由+1.5v电源组成的同相求和运算电路，输出流入dsp进行采样。

电网电压检测模块检测到的信号传给dsp，在dsp中得到检测信号为：

第九步，调节dsp中pi控制器参数，改变输出6路spwm的占空比，实现光伏并网逆变器单位功率因数下并网。

并网逆变器的控制策略原理图如图9所示，进行有功无功控制。并网逆变器输出电流iabc由第七步中得到，电网电压eabc由第八步中得到，光伏直流两端电压设定值uref为750v，光伏直流电压检测值为udc。

由固定坐标系abc到旋转坐标系dq的park变换公式为：

由旋转坐标系dq到固定坐标系abc的反park变换公式为：

对uref-udc的pi控制称为电压外环控制，为并网有功轴提供参考电流，另外两个pi控制系统称为电流内环控制，该内环控制在电网电压同步的dq旋转坐标系下，利用2个pi调节器对并网dq轴电流分别进行独立控制，其中通过调节d轴电流改变光伏逆变器的输出的有功功率；通过调节q轴电流可以改变光伏逆变器输出的无功功率，进而对并网功率因数进行控制，设置q轴参考电流为0，实现光伏并网逆变器单位功率因数下并网。调节dsp中pi控制器参数，改变输出6路spwm的占空比，再通过igbt驱动电路对6个igbt进行驱动，实现余电并网，不影响现存的系统结构。

需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

本发明未尽事宜为公知技术。