本申請涉及光伏變換器控制策略，尤其涉及一種限制光伏輸出電壓、電流、功率的控制方法。

背景技術：

1、為了減少功率的損耗，提高能源利用率，傳統的光伏輸出主要致力于實現最大功率輸出，當光伏或電網出現異常時，無法根據異常進行自主判斷，將系統恢復正常，針對這些問題，本申請設計了一種光伏或電網異常工況下限制光伏輸出電壓、電流、功率以及變換器輸出電壓的控制方法。

技術實現思路

1、本申請提供了一種限制光伏輸出電壓、電流、功率的控制方法，其技術目的是解決特定需求下光伏輸出電壓電流過大和功率過剩以及變換器的輸出電壓過大的問題，使光伏輸出更加靈活。

2、本申請的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

3、一種限制光伏輸出電壓、電流、功率的控制方法，該控制方法通過控制系統實現，所述控制系統包括mppt控制單元、電壓控制器、電流控制器、限幅器、比較單元和pwm單元，該控制方法通過對不同工作模式下的電感電流參考給定值進行控制，實現對光伏輸出電壓、電流、功率以及變換器輸出電壓的控制；其中，所述工作模式包括mppt模式、功率限制模式和變換器輸出電壓限制模式；所述限幅器包括第一限幅器、第二限幅器和第三限幅器。

4、進一步地，所述mppt模式下的控制包括：

5、在mppt控制單元中對光伏輸出電壓最大值vpv_max進行限制，且當|δv|大于預設值時，令mppt控制單元停止運行；其中，δv＝vpv-vmppt_ref，vpv表示光伏輸出電壓；vmppt_ref表示光伏最大輸出功率電壓參考值；

6、光伏輸出電壓vpv和光伏輸出電流ipv經過mppt控制單元后得到光伏最大輸出功率電壓參考值vmppt_ref，將vpv與vmppt_ref作差后輸入至電壓控制器，再經過第一限幅器，得到mppt模式下的電感電流參考給定值imppt_ref。

7、進一步地，電壓控制器的輸出范圍為0～imax，第一限幅器的限制范圍為imin～imax；其中，imax表示光伏輸出最大電流；imin表示光伏輸出最小電流。

8、進一步地，所述功率限制模式下的控制包括：

9、根據電網頻率偏離工作頻率的大小，得到功率限制給定值pmax，將pmax/vpv輸入至第二限幅器得到功率限制模式下的電感電流參考給定值ip_ref，實現電網的一次調頻；其中，功率限制給定值pmax為：

10、pmax＝pn-k·δf

11、其中，pmax表示功率限制條件下的功率輸出最大值；pn表示光伏輸出最大功率；k表示調頻系數；δf表示電網頻率偏離工作頻率的變化量。

12、進一步地，所述第二限幅器的限制范圍為0～imax。

13、進一步地，所述變換器輸出電壓限制模式下的控制包括：

14、將變換器輸出電壓最大限定值vo_max與變換器輸出電壓實際值vo作差得到差值，該差值輸入至電壓控制器后，再經過第三限幅器，得到變換器輸出電壓限制模式下的電感電流參考給定值io_ref。

15、進一步地，所述第三限幅器的限制范圍為0～imax。

16、進一步地，所述工作模式間的相互切換包括：

17、系統工作在mppt模式時，若電網頻率小于等于工頻，得到pmax≥pmppt，則ip_ref≥imppt_ref，電感電流給定值為imppt_ref，系統仍處于mppt模式；當電網頻率大于工頻時，得到pmax＜pmppt，則ip_ref＜imppt_ref，電感電流給定值為ip_ref，系統切換至功率限制模式，此時|δv|＞a，mppt控制單元停止工作，輸出保持在vmppt_ref，mppt模式的電壓控制器進入飽和；當電網頻率逐漸恢復時，ip_ref逐漸增大，直到|δv|＜a時，mppt控制單元開始工作，mppt模式下的電壓控制器開始退飽和，系統切換至mppt模式；其中，pmppt表示光伏最大輸出功率；

18、系統工作在功率限制模式時，當光伏輸出電壓降低至閾值后，退出功率限制模式，此時|δv|大于預設值，mppt控制單元的輸出為vmppt_ref，則mppt模式下的電壓控制器輸出的ipi為0，第一限幅器的輸出imppt_ref為imin，系統從光伏輸出側以imin的最小電流輸出功率，當光伏輸出側電壓沒有降低到光伏設備設置的最小輸出電壓值vpv_min時，則光伏仍有功率產生，此時系統無法恢復到mppt模式，將系統停止并重新啟動以恢復mppt工作模式，否則將系統停止；

19、系統工作在mppt模式時，若光伏條件增強，使得vo＞vo_max，此時變換器輸出電壓限制模式下的電壓控制器迅速退飽和，并控制光伏輸出電壓，此時|δv|＞a，mppt控制單元停止工作，輸出保持在vmppt_ref，則mppt模式下的電壓控制器進入飽和，系統切換至變換器輸出電壓限制模式工作；

20、隨著光伏條件的恢復，使得vo＜vo_max，此時變換器輸出電壓限制模式下的電壓控制器迅速飽和，此時|δv|＜a時，mppt控制單元開始工作，mppt的電壓控制器開始退飽和，系統切換在mppt模式工作。

21、一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執行時實現限制光伏輸出電壓、電流、功率的控制方法。

22、一種計算機設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1～8中任一所述的限制光伏輸出電壓、電流、功率的控制方法。

23、本申請的有益效果在于：

24、(1)雙閉環控制的mppt算法在外界環境發生變化時動態響應性能好；

25、(2)該控制方法將各個控制條件轉化為對電感電流的控制，使得控制更加方便，各模式之間實現平滑切換；

26、(3)該控制方法的功率限制模式能夠實現電網頻率的一次調頻；

27、(4)當光伏或電網出現異常時，可以根據異常進行自主判斷，將系統恢復正常。

技術特征：

1.一種限制光伏輸出電壓、電流、功率的控制方法，該控制方法通過控制系統實現，所述控制系統包括mppt控制單元、電壓控制器、電流控制器、限幅器、比較單元和pwm單元，其特征在于，該控制方法通過對不同工作模式下的電感電流參考給定值進行控制，實現對光伏輸出電壓、電流、功率以及變換器輸出電壓的控制；其中，所述工作模式包括mppt模式、功率限制模式和變換器輸出電壓限制模式；所述限幅器包括第一限幅器、第二限幅器和第三限幅器。

2.如權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述mppt模式下的控制包括：

3.如權利要求2所述的控制方法，其特征在于，電壓控制器的輸出范圍為0～imax，第一限幅器的限制范圍為imin～imax；其中，imax表示光伏輸出最大電流；imin表示光伏輸出最小電流。

4.如權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述功率限制模式下的控制包括：

5.如權利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述第二限幅器的限制范圍為0～imax。

6.如權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述變換器輸出電壓限制模式下的控制包括：

7.如權利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述第三限幅器的限制范圍為0～imax。

8.如權利要求1-7任一所述的控制方法，其特征在于，工作模式間的切換包括：

9.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執行時實現如權利要求1～8中任一所述的限制光伏輸出電壓、電流、功率的控制方法。

10.一種計算機設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1～8中任一所述的限制光伏輸出電壓、電流、功率的控制方法。

技術總結
本發明公開了一種限制光伏輸出電壓、電流、功率的控制方法，涉及光伏變換器控制策略技術領域，解決了特定需求下光伏輸出電壓電流過大和功率過剩以及變換器的輸出電壓過大的問題。其技術方案要點是將MPPT模式、功率限制模式和變換器輸出電壓限制模式下的控制轉化成對電感電流的控制，選取最小值作為電感電流給定值，從而實現各模式下的自動切換；其中的功率限制模式可以根據電網頻率變化來限制光伏輸出功率，實現電網的一次調頻；并針對光伏板功率突變使得系統無法恢復MPPT模式，從而使系統功率無法繼續追蹤的問題，給出了MPPT的重啟策略。

技術研發人員：王凱,郝霄龍,季佳偉,原熙博,張海巖,李學慶,史建業,張永磊
受保護的技術使用者：中國礦業大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28