面向直流微网系统的串联型分布式MPPT架构及其控制策略

摘要

串联型分布式最大功率跟踪(maximum power point tracking，MPPT)架构是一种新型的光伏(photovoltaic，PV)阵列联接方式。在环境失配情况下，它能够保证每个PV组件在大多数情况都工作在各自的最大功率点，大幅地提升了光伏系统的发电效率。因此，对串联型分布式MPPT架构的输出特性和控制策略进行深入研究具有重要的意义。 为了详细分析串联型分布式 MPPT 架构的输出特性，本论文基于环境变化对 PV组件最大功率点处电压的影响，提出了一种准确计算架构输出最大功率区间对应的母线电压、电流边界值的计算公式，明确了架构安全有效工作的母线电流取值范围。通过仿真验证了单个电源模块以及架构的输出特性与特性曲线上关键点的计算方法。 在基于串联型分布式MPPT架构的直流微网系统中，为了提升架构的输出功率，需要随光照幅度、环境温度的变化而调整直流母线电压。然而，大范围波动的直流母线电压对后级设备以及系统稳定性造成了一定的影响，并且使得控制电路更为复杂。为了保证系统安全可靠的运行，期望直流母线电压为固定值，然而固定直流母线电压会造成一定的功率损失。本论文提出了固定直流母线电压的最优参考值选取方法，在兼顾直流母线电压稳定的同时减小光伏发电单元的功率损失。通过仿真举例分析了该方法的具体实施步骤，并与变化的直流母线电压控制进行了分析对比，验证了该方法的可取性。 以光伏单元、蓄电池和负荷组成的直流微网系统为研究对象，分析了串联型分布式 MPPT 架构的控制策略；在不增加通信电路的前提下，本论文提出了一种从 MPPT模式到稳压降功率模式的无缝切换控制方法。通过仿真分析表明：在环境失配情况下，采用串联型分布式 MPPT 架构可以大幅提升光伏单元的输出功率，所提出的控制方法可以有效地完成模式之间的无缝切换，所设计的系统能量管理控制策略可以良好地协调各单元运行，实现系统安全、稳定、高效运行。 最后，搭建了串联型分布式MPPT架构的实验平台，通过实验研究验证了对串联型分布式MPPT架构输出特性的理论分析和仿真分析的正确性。

目录

第一个书签之前