集散式光伏智能電源控制系統(tǒng)、光伏電源系統(tǒng)及控制方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種集散式光伏智能電源控制系統(tǒng)、光伏電源系統(tǒng)及控制方法，該智能電源控制系統(tǒng)包括多個單組串控制單元以及分別與各個單組串控制單元連接的集中控制單元，各個單組串控制單元分別對應(yīng)控制一路光伏組串的輸出功率，集中控制單元協(xié)調(diào)控制各單組串控制單元以協(xié)調(diào)控制各路所述光伏組串的輸出功率；該光伏電源系統(tǒng)包括光伏陣列、上述控制系統(tǒng)及逆變器；該控制方法中各個單組串控制單元分別將對應(yīng)路的光伏組串進行MPPT控制，集中控制單元實時獲取各路光伏組串的輸出功率狀態(tài)，控制調(diào)整各路光伏組串的輸出功率。本發(fā)明專利技術(shù)具有能夠?qū)崿F(xiàn)光伏發(fā)電智能優(yōu)化匹配及整體協(xié)調(diào)控制，發(fā)電效率及可靠性高等優(yōu)點。

Distributed type photovoltaic intelligent power supply control system, photovoltaic power supply system and control method

The invention discloses a distributed photovoltaic intelligent power control system, photovoltaic power system and control method, control system of the intelligent power supply comprises a plurality of single string control unit and central control unit respectively and each single string control unit is connected, each single string control unit corresponding to control output power of a PV group on the centralized control unit to coordinate and control the single string control unit to control the coordination of various output power of photovoltaic string; the photovoltaic power system consists of photovoltaic array, the control system and control method of the inverter; in each single string control unit respectively on the MPPT control of photovoltaic group corresponding to the road, the central control unit to obtain real-time output from PV string, adjust the output power of photovoltaic control group on the road. The invention has the advantages of realizing the intelligent optimization matching of the photovoltaic power generation and the overall coordination control, and the power generation efficiency and reliability.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
集散式光伏智能電源控制系統(tǒng)、光伏電源系統(tǒng)及控制方法
本專利技術(shù)涉及光伏發(fā)電
，尤其涉及一種集散式光伏智能電源控制系統(tǒng)、光伏電源系統(tǒng)及控制方法。
技術(shù)介紹
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是由光伏電池組件陣列、匯流配電、變流器等設(shè)備構(gòu)成，其中光伏電池組件陣列包括多個光伏組串，每個光伏組串由若干光伏組件串聯(lián)構(gòu)成。大型光伏發(fā)電系統(tǒng)中由于光伏組件陣列的占地面積大，各個光伏組串輸出特性存在一定差異，且可能受到陰影遮擋等因素的影響，采用單一的系統(tǒng)控制將會導致光伏組件陣列發(fā)電功率的失配，尤其是應(yīng)用于丘陵地區(qū)、大型建筑屋頂?shù)葓龊系墓夥娬局校捎谥苓叺貏荨⒔ㄖ淠镜日趽醯挠绊懀到y(tǒng)光伏組件失配損失甚至可高達3%~5%的發(fā)電量。針對應(yīng)用于丘陵、大型復(fù)雜建筑屋頂?shù)葓龊系墓夥娬荆瑸闇p少光伏組件的失配，目前通常是采用集散式光伏發(fā)電系統(tǒng)，如圖1、2所示，由光伏電池組件、直流匯流升壓單元以及逆變單元組成，通過直流匯流升壓單元替代常規(guī)的光伏匯流設(shè)備，同時為獲得最大輸出功率，在直流匯流升壓單元中設(shè)置最大功率點跟蹤（MPPT）進行控制，各個直流匯流升壓單元的若干光伏組串各自共用一個MPPT控制器，即為由1路MPPT控制器跟蹤若干路光伏組串的多組串MPPT，且各MPPT控制器之間相互獨立控制，實現(xiàn)對光伏陣列各區(qū)域的MPPT控制。但是采用上述多組串MPPT控制方式的集散式光伏發(fā)電系統(tǒng)，一方面，光伏陣列中各個光伏組串輸出特性存在一定差異，多組串MPPT控制方式通過一路MPPT控制多個光伏組串，無法識別并聯(lián)支路中各光伏組串的差異，也無法對光伏組串之間的差異進行平衡，因而發(fā)電系統(tǒng)仍然存在光伏組串并聯(lián)失配問題，影響系統(tǒng)發(fā)電量；另一方面，各個MPPT控制器之間相互獨立控制，光伏陣列整體之間無法實現(xiàn)相互協(xié)調(diào)控制，當存在光伏組串出現(xiàn)故障或被陰影遮擋等，使得降低或無法有效輸出功率時，則會導致降低光伏發(fā)電的整體發(fā)電效率。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種結(jié)構(gòu)簡單、所需成本低、能夠?qū)崿F(xiàn)光伏發(fā)電優(yōu)化匹配及整體協(xié)調(diào)控制的集散式光伏智能電源控制系統(tǒng)，及發(fā)電效率高且系統(tǒng)可靠性高的集散式光伏電源系統(tǒng)，以及實現(xiàn)方法簡單、能夠?qū)崿F(xiàn)光伏發(fā)電智能優(yōu)化匹配及整體協(xié)調(diào)，提高光伏發(fā)電效率及系統(tǒng)可靠性的控制方法。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提出的技術(shù)方案為：一種集散式光伏智能電源控制系統(tǒng)，其特征在于，包括多個單組串控制單元以及分別與各個所述單組串控制單元連接的集中控制單元，各個所述單組串控制單元分別對應(yīng)控制一路光伏組串的輸出功率，所述集中控制單元協(xié)調(diào)控制各所述單組串控制單元以協(xié)調(diào)控制各路所述光伏組串的輸出功率。作為本專利技術(shù)控制系統(tǒng)的進一步改進：所述單組串控制單元包括MPPT控制器，用于控制跟蹤所述光伏組串的最大功率。作為本專利技術(shù)控制系統(tǒng)的進一步改進：所述MPPT控制器包括功率管驅(qū)動電路、電壓/電流采樣電路以及處理器，所述電壓/電流采樣電路采樣所述光伏組串的輸入電壓/電流以及輸出電壓/電流，輸出給處理器，所述處理器根據(jù)接收到的采樣信號，通過所述功率管驅(qū)動電路驅(qū)動功率管，控制所述光伏組串輸出最大功率。作為本專利技術(shù)控制系統(tǒng)的進一步改進：所述集中控制單元包括功率協(xié)調(diào)控制模塊，所述功率協(xié)調(diào)控制模塊分別獲取各個所述光伏組串的輸出功率狀態(tài)，并分別與預(yù)設(shè)狀態(tài)進行比較，根據(jù)比較結(jié)果通過各所述單組串控制單元調(diào)整各路光伏組串的輸出功率。作為本專利技術(shù)控制系統(tǒng)的進一步改進：當存在目標光伏組串的輸出功率小于預(yù)設(shè)值時，具體分別通過對應(yīng)的各所述單組串控制單元調(diào)整其余光伏組串的輸出功率，以補償目標光伏組串的輸出功率。作為本專利技術(shù)控制系統(tǒng)的進一步改進，所述集中控制單元還包括狀態(tài)監(jiān)控模塊，所述狀態(tài)監(jiān)控模塊包括依次連接的狀態(tài)獲取子模塊、狀態(tài)判斷子模塊以及預(yù)警子模塊，所述狀態(tài)獲取子模塊實時獲取各路光伏組串的狀態(tài)數(shù)據(jù)，輸出至所述狀態(tài)判斷子模塊；所述狀態(tài)判斷子模塊根據(jù)接收的所述狀態(tài)數(shù)據(jù)判斷各路光伏組串、各單組串控制單元的運行狀態(tài)，若判斷到存在異常，通過所述預(yù)警子模塊發(fā)出預(yù)警信號；所述狀態(tài)監(jiān)控模塊還包括異常控制子模塊，用于在所述預(yù)警信號發(fā)出指定時間時，控制斷開判斷存在異常的光伏組串。本專利技術(shù)進一步提供一種集散式光伏電源系統(tǒng)，包括多個光伏陣列、多個上述智能電源控制系統(tǒng)以及分別與各個所述智能電源控制系統(tǒng)連接的逆變器，每個所述光伏陣列對應(yīng)連接一個所述智能電源控制系統(tǒng)，所述光伏陣列中各路光伏組串分別對應(yīng)連接所述智能電源控制系統(tǒng)中一個單組串控制單元，各個所述光伏陣列通過對應(yīng)的所述智能電源控制系統(tǒng)控制輸出功率，經(jīng)過所述逆變器將光伏直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸出。本專利技術(shù)進一步提供上述智能電源控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟包括：1）各個單組串控制單元分別將對應(yīng)路的光伏組串進行MPPT控制，控制各路光伏組串輸出最大功率；2）所述集中控制單元實時獲取各路光伏組串的輸出功率狀態(tài)，并分別與預(yù)設(shè)狀態(tài)進行比較，根據(jù)比較結(jié)果通過各所述單組串控制單元調(diào)整各路光伏組串的輸出功率。作為本專利技術(shù)方法的進一步改進：所述步驟2）中當存在目標光伏組串的輸出功率小于預(yù)設(shè)值時，具體分別通過對應(yīng)的各所述單組串控制單元調(diào)整其余光伏組串的輸出功率，以補償目標光伏組串的輸出功率。作為本專利技術(shù)方法的進一步改進：實時獲取各路光伏組串的狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)所述狀態(tài)數(shù)據(jù)判斷各路光伏組串的運行狀態(tài)，若判斷到存在異常，發(fā)出預(yù)警信號；所述狀態(tài)監(jiān)控步驟還包括在所述預(yù)警信號發(fā)出指定時間時，控制斷開判斷存在異常的光伏組串步驟。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點在于：1）本專利技術(shù)通過多個單組串控制單元構(gòu)成底層控制，由一個單組串控制單元對應(yīng)控制一路光伏組串，可基于各個光伏組串的輸出特性進行獨立分散控制，避免不同光伏組串輸出差異造成的發(fā)電功率失配，解決光伏組串之間的功率失配問題，同時結(jié)合集中控制單元作為上層控制，來協(xié)調(diào)控制各個單組串控制單元，能夠?qū)崿F(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)中各個光伏組串的智能優(yōu)化匹配及整體協(xié)調(diào)控制；2）本專利技術(shù)進一步通過一個MPPT控制器對應(yīng)接入一路光伏組串實現(xiàn)單組串MPPT控制，使得每個光伏組串均能夠輸出最大功率，保證光伏發(fā)電系統(tǒng)功率的最大化，結(jié)合集中控制單元，能夠智能優(yōu)化、協(xié)調(diào)各個光伏組串的輸出功率，從而實現(xiàn)光伏直流發(fā)電的整體最優(yōu)，使得各個光伏組串整體工作在最佳狀態(tài)，提高系統(tǒng)的整體發(fā)電效率及可靠性；3）本專利技術(shù)進一步通過實時監(jiān)測光伏組串、單組串控制單元的狀態(tài)，在判斷到存在異常時發(fā)出預(yù)警信號，以提前進行預(yù)警，可以實現(xiàn)智能監(jiān)控管理，減少如設(shè)備停機等造成的損失，有效保障光伏系統(tǒng)的發(fā)電量和系統(tǒng)可靠性。附圖說明圖1是傳統(tǒng)集散式光伏發(fā)電系統(tǒng)中直流匯流升壓單元的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2是傳統(tǒng)集散式光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖3是本專利技術(shù)實施例1集散式光伏智能電源控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖4是本專利技術(shù)實施例1集散式光伏電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖5是本專利技術(shù)實施例2智能電源控制系統(tǒng)的控制方法的實現(xiàn)流程示意圖。圖6是本專利技術(shù)實施例2中步驟2）的具體實現(xiàn)流程示意圖。圖例說明：1、單組串控制單元；2、集中控制單元。具體實施方式以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本專利技術(shù)作進一步描述，但并不因此而限制本專利技術(shù)的保護范圍。實施例1：如圖3所示，本實施例集散式光伏智能電源控制系統(tǒng)包括多個單組串控制單元1以及分別與各個單本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種集散式光伏智能電源控制系統(tǒng)，其特征在于，包括多個單組串控制單元（1）以及分別與各個所述單組串控制單元（1）連接的集中控制單元（2），各個所述單組串控制單元（1）分別對應(yīng)控制一路光伏組串的輸出功率，所述集中控制單元（2）協(xié)調(diào)控制各所述單組串控制單元（1）以協(xié)調(diào)控制各路所述光伏組串的輸出功率。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種集散式光伏智能電源控制系統(tǒng)，其特征在于，包括多個單組串控制單元（1）以及分別與各個所述單組串控制單元（1）連接的集中控制單元（2），各個所述單組串控制單元（1）分別對應(yīng)控制一路光伏組串的輸出功率，所述集中控制單元（2）協(xié)調(diào)控制各所述單組串控制單元（1）以協(xié)調(diào)控制各路所述光伏組串的輸出功率。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集散式光伏智能電源控制系統(tǒng)，其特征在于：所述單組串控制單元（1）包括MPPT控制器，用于控制跟蹤所述光伏組串的最大功率。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集散式光伏智能電源控制系統(tǒng)，其特征在于：所述MPPT控制器包括功率管驅(qū)動電路、電壓/電流采樣電路以及處理器，所述電壓/電流采樣電路采樣所述光伏組串的輸入電壓/電流以及輸出電壓/電流，輸出給處理器，所述處理器根據(jù)接收到的采樣信號，通過所述功率管驅(qū)動電路驅(qū)動功率管，控制所述光伏組串輸出最大功率。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的集散式光伏智能電源控制系統(tǒng)，其特征在于：所述集中控制單元（2）包括功率協(xié)調(diào)控制模塊，所述功率協(xié)調(diào)控制模塊分別獲取各個所述光伏組串的輸出功率狀態(tài)，并分別與預(yù)設(shè)狀態(tài)進行比較，根據(jù)比較結(jié)果通過各所述單組串控制單元（1）調(diào)整各路光伏組串的輸出功率。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集散式光伏智能電源控制系統(tǒng)，其特征在于：當存在目標光伏組串的輸出功率小于預(yù)設(shè)值時，具體分別通過對應(yīng)的各所述單組串控制單元（1）調(diào)整其余光伏組串的輸出功率，以補償目標光伏組串的輸出功率。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集散式光伏智能電源控制系統(tǒng)，其特征在于：所述集中控制單元（2）還包括狀態(tài)監(jiān)控模塊，所述狀態(tài)監(jiān)控模塊包括依次連接的狀態(tài)獲取子模塊、狀態(tài)判斷子模塊以及預(yù)警子模塊，所述狀態(tài)獲取子模塊實時獲取各路光伏組串的狀態(tài)數(shù)據(jù)，輸出至所述狀態(tài)判斷...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張蓉，王南，趙香桂，陳藝峰，任藝，管仁德，朱淇涼，張洪浩，
申請(專利權(quán))人：株洲中車時代電氣股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：湖南,43