CN108631357B - 一种中高压能量变换*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种中高压能量变换***，其相电路中的各个高压隔离型DC/DC变换器的输入端均与公共直流母线相连，且各个高压隔离型DC/DC变换器均采用开环或闭环控制策略，将自身所连接级联模块的直流输入电压调整到与公共直流母线的电压相关的指令值；其***控制器至少采用电压电流双环控制策略，以根据与公共直流母线的电压相关的参数，计算得到发送给三相各个级联模块的三相调制指令，来实现对于三个相电路的并网控制；进而使得各个高压隔离型DC/DC变换器均能够以相同的策略实现模块化控制，无需现有技术中的耦合控制即可实现均流，避免了现有技术中由于耦合控制而导致的控制策略复杂、成本高、***输出的稳定性和可靠性差的问题。

Description

一种中高压能量变换***
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种中高压能量变换***。
背景技术
光伏发电领域中，为了实现中高压输出，通常会将多个H桥模块的输出端进行级联；在各个H桥模块的输入端会设置高压隔离型DC/DC变换器，用于实现对所连接光伏板的MPPT控制；并且，为了实现均流，需要各个高压隔离型DC/DC变换器进行耦合控制，而这种耦合控制不仅会使得各个高压隔离型DC/DC变换器的控制策略复杂、成本高，并且还会导致***输出的稳定性和可靠性差。
发明内容
本发明提供一种中高压能量变换***，以解决现有技术中隔离型DC/DC变换器的控制策略复杂、成本高，且***输出的稳定性和可靠性差的问题。
为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：
一种中高压能量变换***，包括至少一个***控制器和三个以星形或三角形接法并网的相电路；所述相电路包括：滤波模块、多个级联模块和多个高压隔离型DC/DC变换器；其中：
各个所述级联模块的输出端级联，级联的一端与所述滤波模块的输入端相连，级联的另一端作为所述相电路的一个输出端；
所述滤波模块的输出端作为所述相电路的另一个输出端；
所述级联模块的输入端与至少一个所述高压隔离型DC/DC变换器的输出端相连；
所述高压隔离型DC/DC变换器的输入端与公共直流母线相连；
所述高压隔离型DC/DC变换器采用开环控制策略或者闭环控制策略，将自身所连接级联模块的直流输入电压调整到与所述公共直流母线的电压相关的指令值；
所述***控制器用于：至少采用电压电流双环控制策略，以根据与所述公共直流母线的电压相关的参数，计算得到发送给三相各个所述级联模块的三相调制指令，来实现对于三个所述相电路的并网控制。
优选的，所述***控制器至少包括：
电压指令设定单元，用于设定电压环控制指令值；
电压反馈获取单元，用于获取电压环反馈值；
第一减法器，用于计算得到所述电压环控制指令值减去所述电压环反馈值的第一差值；
电压环控制器，用于根据所述第一差值得到有功电流环指令值；
电流指令获取单元，用于获取电流环指令值；所述电流环指令值包括所述有功电流环指令值和无功电流环指令值；
电流反馈获取单元，用于获取电流环反馈值；
第二减法器，用于计算得到所述电流环指令值减去所述电流环反馈值的第二差值；
电流环控制器，用于根据所述第二差值得到所述三相调制指令；且所述三相调制指令包括分别发送给各相的三个电压调制波，每一相内的所述级联模块接收到的电压调制波相同。
优选的，所述电压环控制指令值为所述公共直流母线的电压值；所述电压环反馈值为采样得到的所述公共直流母线的实际电压值，或者，采样得到的所述公共直流母线的实际电压值乘以第一系数kbus后的值；
或者，所述电压环控制指令值为三相各个所述级联模块的直流输入电压总值；所述电压环反馈值为三相各个所述级联模块的直流输入电压的和，或者，根据采样得到的所述公共直流母线的实际电压值、所述高压隔离型DC/DC变换器输入输出电压的比值以及所连接的所述级联模块的数目，等效计算得到的三相各个所述级联模块的直流输入电压之和；
又或者，所述电压环控制指令值为一相内各个所述级联模块的直流输入电压总值；所述电压环反馈值为三相各个所述级联模块的直流输入电压的和除以三得到的值，或者，根据采样得到的所述公共直流母线的实际电压值、所述高压隔离型DC/DC变换器输入输出电压的比值以及所连接的所述级联模块的数目，等效计算得到的一相内各个所述级联模块的直流输入电压之和；
再或者，所述电压环控制指令值为三相单个所述级联模块的直流输入电压的平均值；所述电压环反馈值为三相各个所述级联模块的直流输入电压的和除以所述级联模块的总数目求得的平均值，或者，根据采样得到的所述公共直流母线的实际电压值、所述高压隔离型DC/DC变换器输入输出电压的比值以及所连接的所述级联模块的数目，等效计算得到的所述级联模块的输入电压平均值。
优选的，还包括：***通信模块、***检测模块及***辅助电源；
所述***检测模块用于实现所述中高压能量变换***的电压、电流、温度及电弧检测；
所述***通信模块用于实现所述***控制器与三个所述相电路及外界的通信；
所述***辅助电源用于为所述***通信模块、所述***检测模块及所述***控制器供电。
优选的，所述高压隔离型DC/DC变换器包括：第一主电路、第一通信模块、第一检测模块、第一辅助电源及至少一个第一控制器；
所述第一控制器用于实现对于所述第一主电路的控制，检测并输出所述高压隔离型DC/DC变换器的状态；
所述第一检测模块用于实现所述高压隔离型DC/DC变换器的电压、电流、温度及电弧检测；
所述第一通信模块用于实现所述第一控制器与所述***控制器之间的通信；
所述第一辅助电源用于为所述第一通信模块、所述第一检测模块及所述第一控制器供电。
优选的，所述第一控制器用于实现对于所述主电路的控制时，具体用于：
采用开环控制策略，根据所需实现的所述第一主电路的输入输出电压值关系，设定对于所述第一主电路的固定控制值，并以所述固定控制值将所述第一主电路所连接级联模块的直流输入电压调整到所述指令值；
或者，采用闭环控制策略，以将所述第一主电路所连接级联模块的直流输入电压调整到所述指令值为目标，控制所述第一主电路中的开关管动作。
优选的，所述指令值以采样所述公共直流母线的电压为参考值，或者，以采样得到所述公共直流母线的电压乘以第二系数k的积为参考值。
优选的，所述级联模块包括：第二主电路、第二通信模块、第二检测模块、第二辅助电源及至少一个第二控制器；
所述第二控制器用于根据所述***控制器的控制指令完成对于所述第二主电路的控制；
所述第二检测模块用于实现所述级联模块的电压、电流、温度及电弧检测；
所述第二通信模块用于实现所述第二控制器与所述***控制器之间的通信；
所述第二辅助电源用于为所述第二通信模块、所述第二检测模块及所述第二控制器供电。
优选的，所述第二控制器用于根据所述***控制器的控制指令完成对于所述第二主电路的控制时，具体用于：
将所述三相调制指令中的调制电压与采样得到的所述第二主电路的实际直流输入电压作比得到归一化调制波，并根据所述归一化调制波控制所述第二主电路中开关管的动作。
优选的，所述级联模块为：H桥拓扑、NPC全桥拓扑、NPC半桥拓扑、ANPC全桥拓扑、ANPC半桥拓扑、T型全桥拓扑、T型三电平半桥拓扑、飞跨电容全桥拓扑及混合型五电平全桥拓扑中的任意一种；
所述高压隔离型DC/DC变换器中的主电路为：LC串联谐振式拓扑、LLC串联谐振式拓扑、功率双向LC串联谐振式拓扑、功率双向LLC串联谐振式拓扑、双有源DC/DC拓扑及全桥DC/DC拓扑中的任意一种。
优选的，所述公共直流母线，通过多个用于实现最大功率点跟踪MPPT控制的MPPT装置与至少一个光伏组件相连；
或者，所述公共直流母线与直流电网相连。
优选的，所述公共直流母线还通过非隔离型DC/DC变换器与负载和/或蓄电池相连。
优选的，所述MPPT装置包括：第三主电路、第三通信模块、第三检测模块、第三辅助电源及至少一个第三控制器；
所述第三控制器用于根据所述***控制器的控制指令完成对于所述第三主电路的控制，检测并输出所述MPPT装置的状态；所述对于所述第三主电路的控制，包括控制所述第三主电路中的开关管动作而实现的MPPT控制；
所述第三检测模块用于实现所述MPPT装置的电压、电流、温度及电弧检测；
所述第三通信模块用于实现所述第三控制器与所述***控制器之间的通信；
所述第三辅助电源用于为所述第三通信模块、所述第三检测模块及所述第三控制器供电。
本发明提供的中高压能量变换***，包括至少一个***控制器和三个以星形或三角形接法并网的相电路，相电路中的各个高压隔离型DC/DC变换器的输入端均与公共直流母线相连，且各个高压隔离型DC/DC变换器均采用开环控制策略或者闭环控制策略，将自身所连接级联模块的直流输入电压调整到与公共直流母线的电压相关的指令值；同时，该***控制器至少采用电压电流双环控制策略，以根据与公共直流母线的电压相关的参数，计算得到发送给三相各个级联模块的三相调制指令，来实现对于三个相电路的并网控制；进而使得各个高压隔离型DC/DC变换器均能够以相同的策略实现模块化控制，无需现有技术中的耦合控制即可实现均流，避免了现有技术中由于耦合控制而导致的隔离型DC/DC变换器控制策略复杂、成本高，且***输出的稳定性和可靠性差的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a和图1b是本发明实施例提供的中高压能量变换***的主电路的两种结构示意图；
图2a和图2b是本发明实施例提供的中高压能量变换***的主电路的另外两种结构示意图；
图3是本发明实施例提供的级联模块中的主电路的一种电路示意图；
图4a至图4d是本发明实施例提供的高压隔离型DC/DC变换器中的主电路的四种电路示意图；
图5a至图5c是本发明实施例提供的滤波模块中的主电路的三种电路示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明提供一种中高压能量变换***，以解决现有技术中隔离型DC/DC变换器效率低的问题。
具体的，该中高压能量变换***，包括***通信模块、***检测模块及***辅助电源、至少一个***控制器及其三个相电路，且三个相电路可以是图1a和图2a所示的星形接法，也可以是图1b和图2b所示的三角形接法；
参见图1a或图1b，该相电路包括：滤波模块104、多个级联模块103和多个高压隔离型DC/DC变换器102；其中：
各个级联模块103的输出端级联，级联的一端与滤波模块104的输入端相连，级联的另一端作为该相电路的一个输出端；
滤波模块104的输出端作为该相电路的另一个输出端；
级联模块104的输入端与至少一个高压隔离型DC/DC变换器102的输出端相连；
高压隔离型DC/DC变换器102的输入端与公共直流母线相连。
在控制策略方面，本实施例内的高压隔离型DC/DC变换器采用开环控制策略或者闭环控制策略，将自身所连接级联模块的直流输入电压调整到与该公共直流母线的电压相关的指令值。
优选的，高压隔离型DC/DC变换器102包括：第一主电路、第一通信模块、第一检测模块、第一辅助电源及至少一个第一控制器；
第一控制器用于实现对于第一主电路的控制，检测并输出高压隔离型DC/DC变换器的状态；
第一检测模块用于实现高压隔离型DC/DC变换器的电压、电流、温度及电弧检测；
第一通信模块用于实现第一控制器与***控制器之间的通信；
第一辅助电源用于为第一通信模块、第一检测模块及第一控制器供电。
优选的，第一控制器用于实现对于主电路的控制时，具体可以采用开环控制策略或闭环控制策略；其中：
采用开环控制策略时，可以根据所需实现的第一主电路的输入输出电压值关系，设定对于第一主电路的固定控制值，并以固定控制值将该第一主电路所连接级联模块的直流输入电压调整到指令值。该固定控制值，指的是根据第一主电路所用拓扑所对应调制方法的指令控制值；比如，对于谐振式拓扑的第一主电路，可采用固定开关频率，也可以采用固定开关频率加固定占空比；对于双有源DC/DC拓扑的第一主电路，可以采用固定相移角；并不限定于此，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
采用闭环控制策略时，主要是为了将第一主电路所连接级联模块的直流输入电压调整到指令值为目标，而控制第一主电路中的开关管动作。在具体的实际应用中，需要根据第一主电路所用拓扑确定具体的调制方法，比如，对于谐振式拓扑的第一主电路，可采用开关频率调制，也可以采用开关频率加占空比调制，对于双有源DC/DC拓扑的第一主电路，可以采用相移角调制。并且，该指令值可以是以采样第一主电路的输入电压(也即公共直流母线的电压)为参考值，也可以是以采样得到第一主电路输入电压乘以一个第二系数k的积为参考值；此处不做限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。例如，采用以变压器变比1：1的隔离型LC串联谐振变流器作为该高压隔离型DC/DC变换器为例，可以直接设置其第一主电路的输入电压为指令值，即设置第二系数k为1；此案例也可设置该指令值小于输入电压，比如设置第二系数k为0.99，这主要是考虑到有些类型的隔离型DC/DC变换器增益调节能力有限，以谐振式变换器为例，在一定负载条件下，由于谐振电感电容参数的差异，如果要调整输出电压跟随输入电压，即增益为1，有可能需要调节的较大的开关频率，甚至于无法实现。通过系数k可适当扩大该高压隔离型DC/DC变换器的增益调节能力。再例如，采用以变压器变比2：1的隔离型LLC串联谐振变流器作为该高压隔离型DC/DC变换器为例，可以直接设置其第一主电路的输入电压为指令值，即设置第二系数k为1；也可直接设置第一主电路的输入电压的1/2为指令值，即设置第二系数k为0.5，这主要是考虑了变压器变比的关系；同样，此案例也可设置指令值小于输入电压的1/2，比如设置第二系数k为0.49，这一方面考虑变压器变比，另一方面也是考虑到有些类型的隔离型DC/DC变换器增益调节能力有限，通过第二系数k可适当扩大该高压隔离型DC/DC变换器的增益调节能力。具体原因同上所述，此处不再重复。
相应的，在该中高压能量变换***内：
***检测模块用于实现该中高压能量变换***的电压、电流、温度及电弧检测；
***通信模块用于实现该***控制器与三个所述相电路及外界的通信；
***辅助电源用于为该***通信模块、该***检测模块及该***控制器供电；
***控制器用于：至少采用电压电流双环控制策略，以根据与该公共直流母线的电压相关的参数，计算得到发送给三相各个级联模块103的三相调制指令，来实现对于三个相电路的并网控制。
由于该***控制器中的控制策略，至少包括电压电流双环控制策略，因此，可选的，该***控制器至少包括：电压指令设定单元、电压反馈获取单元、第一减法器、电压环控制器、电流指令获取单元、电流反馈获取单元、第二减法器以及电流环控制器；其中：
电压指令设定单元用于设定电压环控制指令值；该电压环控制指令值可以是所有级联模块直流输入电压总值，也可以是一相内所有级联模块直流输入电压总值，也可以是三相单个级联模块直流输入电压的平均值，也可以是公共直流母线电压值；并且，这个设定的电压环控制指令值，可以是一个固定值，也可以是以一定范围内波动的值；此处不做限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
电压反馈获取单元用于获取电压环反馈值；该电压环反馈值可通过采样每一个级联模块103的直流输入电压或者公共直流母线电压进行取值计算。具体的，该电压环反馈值的取值计算，可以为将三相所有级联模块直流输入电压作累加求和，或可以将三相所有级联模块直流输入电压作累加求和除以三获得，还可以是累加求和之后以级联模块103的数目作平均获得，或者可以将采样得到的实际公共直流母线电压乘以系数kbus后的值作为该电压环反馈值；另外，该电压环反馈值取值计算，还可以是根据采样获取公共直流母线电压值、高压隔离型DC/DC变换器102输入输出电压的比值、对应级联模块103的数目，利用三者关系等效计算三相所有级联模块直流输入电压之和，或一相所有级联模块直流输入电压之和，或级联模块输入电压平均值；只要与上面的电压环控制指令值相对应应用即可；对于将公共直流母线的电压值设定为电压环控制指令值的情况，可以直接采样公共直流母线的实际电压值作为该电压环反馈值，或者将采样得到的公共直流母线的实际电压乘以第一系数kbus后的值作为该电压环反馈值；此处不做限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
在具体的实际应用中，对于电压环的输入设定，可以分为以下几种情况：
该电压环控制指令值为该公共直流母线的电压值；该电压环反馈值为采样得到的该公共直流母线的实际电压值，或者，采样得到的该公共直流母线的实际电压值乘以第一系数kbus后的值；
或者，该电压环控制指令值为三相各个该级联模块的直流输入电压总值；该电压环反馈值为三相各个该级联模块的直流输入电压的和，或者，根据采样得到的该公共直流母线的实际电压值、该高压隔离型DC/DC变换器输入输出电压的比值以及所连接的该级联模块的数目，等效计算得到的三相各个该级联模块的直流输入电压之和；
又或者，该电压环控制指令值为一相内各个该级联模块的直流输入电压总值；该电压环反馈值为三相各个该级联模块的直流输入电压的和除以三得到的值，或者，根据采样得到的该公共直流母线的实际电压值、该高压隔离型DC/DC变换器输入输出电压的比值以及所连接的该级联模块的数目，等效计算得到的一相内各个该级联模块的直流输入电压之和；
再或者，该电压环控制指令值为三相单个该级联模块的直流输入电压的平均值；该电压环反馈值为三相各个该级联模块的直流输入电压的和除以该级联模块的总数目求得的平均值，或者，根据采样得到的该公共直流母线的实际电压值、该高压隔离型DC/DC变换器输入输出电压的比值以及所连接的该级联模块的数目，等效计算得到的该级联模块的输入电压平均值。
第一减法器用于计算得到电压环控制指令值减去电压环反馈值的第一差值；
电压环控制器用于根据第一差值得到有功电流环指令值；该电压环控制器可以是PID控制器、滑膜控制器、滞环控制器等；此处不做限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
电流指令获取单元用于获取电流环指令值；电流环指令值包括有功电流环指令值和无功电流环指令值；该无功电流环指令值可以根据实际需要设定，比如0或者其他值；此处不做限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
电流反馈获取单元用于获取电流环反馈值；该电流环反馈值为采样三相并网电流而得到的；
第二减法器用于计算得到电流环指令值减去电流环反馈值的第二差值；
电流环控制器用于根据第二差值得到三相调制指令；此处，还可以增加电网电压前馈控制。该电流环控制器可以是PID控制器、滑膜控制器、滞环控制器等；此处不做限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。该三相调制指令分别分配给三相各个级联模块103，且该三相调制指令包括分别发送给三相的三个电压调制波，每一相内的各个级联模块103接收到的电压调制波相同；具体的，各相接收到的电压调制波可以分别相差120°，此处不做具体限定，视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
在具体的实际应用中，以上产生三相调制指令的过程，可以采用常用的dq/abc转换方法，即以电压环输出作为d轴电流环的输入，无功电流指令作为q轴电流环的输入，三相电网电流通过abc/dq转换得到d轴电流反馈值和q轴电流反馈值，再对d轴电流环和q轴电流环输出(可以包括或不包括电网电压前馈值)进行dq/abc转换后就可以得到三相的调制电压，即各个电压调制波中的各个节点。
在级联模块103中，主要包括：第二主电路、第二通信模块、第二检测模块、第二辅助电源及至少一个第二控制器；
第二控制器用于根据***控制器的控制指令完成对于第二主电路的控制；
第二检测模块用于实现级联模块的电压、电流、温度及电弧检测；
第二通信模块用于实现第二控制器与***控制器之间的通信；
第二辅助电源用于为第二通信模块、第二检测模块及第二控制器供电。
与***控制器中的控制策略相对应，优选的，该第二控制器用于根据***控制器的控制指令完成对于第二主电路的控制时，具体用于：
归一化单元，用于将该三相调制指令中的调制电压与采样得到的第二主电路的实际直流输入电压作比得到归一化调制波，再作具体调制计算，并根据归一化调制波控制第二主电路中开关管的动作。
本实施例提出的高压隔离型DC/DC变换器、***控制器及三相级联模块103相结合的控制策略，使得各个高压隔离型DC/DC变换器均能够以相同的策略实现模块化控制，无需现有技术中的耦合控制即可实现均流，同现有控制策略相比，本实施例方案将***控制复杂度极大降低，简单容易执行，降低了控制成本，且提高了***输出的稳定性和可靠性。
本发明另一实施例还提供了一种具体的中高压能量变换***，在上述实施例及图1a至图5c的基础之上，可选的，级联模块103为：H桥拓扑(如图3所示)、NPC全桥拓扑NPC半桥拓扑、ANPC全桥拓扑、ANPC半桥拓扑、T型全桥拓扑、T型三电平半桥拓扑、飞跨电容全桥拓扑及混合型五电平全桥拓扑中的任意一种。
可选的，高压隔离型DC/DC变换器102为：功率单向谐振式变换器、功率双向谐振式变换器、功率单向非谐振式变换器和功率双向非谐振式变换器中的任意一种。具体的，高压隔离型DC/DC变换器102内的主电路，可以采用LC串联谐振式拓扑(如图4a所示)、LLC串联谐振式拓扑(如图4b所示)、双有源DC/DC拓扑(如图4c所示)、全桥DC/DC拓扑(如图4d所示)、功率双向LC串联谐振式拓扑(未进行图示)及功率双向LLC串联谐振式拓扑(未进行图示)中的任意一种；当然，也可视其具体应用环境选择其他形式的拓扑，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
实际应用中，其滤波模块104可以为：图1和图2中以及图5a所示的L滤波器、图5b所示的LC滤波器、图5c所示的LCL滤波器及未进行图示的高阶滤波器中的任意一种；当然，也可视其具体应用环境选择其他形式的拓扑，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
另外，上述实施例中所述的控制策略，可以应用于带光伏组件的光伏发电***，也可以应用于接收电网电能的能量路由器***内，也即，该公共直流母线，可以通过多个用于实现MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)控制的MPPT装置与至少一个光伏组件相连；也可以与直流电网相连；或者，该公共直流母线还可以通过非隔离型DC/DC变换器与负载和/或蓄电池相连。总之，该公共直流母线至少能够获得直流电能，以能够通过上述控制策略实现交流电网并网功能；在此基础之上，该公共直流母线还可以输出直流电能至蓄电池或者负载。此处不做限定，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
图1a和图1b中，以非隔离式DC/DC变换器101作为实现MPPT控制的MPPT装置，各个非隔离式DC/DC变换器101的输出端与公共直流母线相连；或者，也可以采用至少两个非隔离式DC/DC变换器101的输出端串联后再并联到公共直流母线上(未进行图示)；
各个非隔离式DC/DC变换器101的输入端用于连接光伏发电***中的直流电源；可选的，该直流电源为蓄电池或至少一个光伏组件；此时，各个非隔离式DC/DC变换器101中，至少一个非隔离式DC/DC变换器101的输入端与蓄电池相连，且至少一个非隔离式DC/DC变换器101的输入端与至少一个光伏组件相连。
或者，如图2a和图2b所示，以组件级的优化器作为实现MPPT控制的MPPT装置，各个优化器的输入端连接至少一个蓄电池或者光伏组件，多个优化器的输出端串联成为优化器组；至少一个优化器组与该公共直流母线相连，或者，至少一个优化器组通过汇流箱之后接入公共直流母线(未进行图示)。
无论以非隔离式DC/DC变换器101作为MPPT装置，还是以组件级的优化器作为MPPT装置，只要能够代替高压隔离型DC/DC变换器102实现MPPT控制的方案，均在本申请的保护范围内。
在具体的实际设计过程中，由于将现有技术中属于高压隔离型DC/DC变换器102的MPPT控制功能移交给了各个MPPT装置，使得高压隔离型DC/DC变换器102无需对所连接光伏板MPPT控制和实时调压，因此，高压隔离型DC/DC变换器102的增益范围，即输出电压同输入电压之比的增益最大值除以输出电压同输入电压之比的增益最小值得到的商，可以设计的较小，具体可以使该高压隔离型DC/DC变换器102的增益范围大于等于1且小于1.5，比如将其设计在1.5倍以下，甚至可以将该高压隔离型DC/DC变换器102设计成固定增益，作开环控制，因此能够直接减小其高频变压器的压力，并更进一步简化了高压隔离型DC/DC变换器102的控制功能，降低了高压隔离型DC/DC变换器102的设计难度和***成本。
优选的，该MPPT装置，比如图1a和图1b中的非隔离式DC/DC变换器101，包括：第三主电路、第三通信模块、第三检测模块、第三辅助电源及至少一个第三控制器；
第三控制器用于根据***控制器的控制指令完成对于第三主电路的控制，检测并输出非隔离式DC/DC变换器的状态；对于第三主电路的控制，包括：控制第三主电路中的开关管动作而实现的MPPT控制，以及对于关闭、待机、启动指令的响应控制等；
第三检测模块用于实现非隔离式DC/DC变换器的电压、电流、温度及电弧检测；
第三通信模块用于实现第三控制器与***控制器之间的通信；
第三辅助电源用于为第三通信模块、第三检测模块及第三控制器供电。
在具体的实际应用中，该中高压能量变换***的***控制器、级联模块103中的第一控制器、高压隔离型DC/DC变换器102中的第二控制器及非隔离式DC/DC变换器101中的第三控制器，均可以为多个，且均可以采用CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)、MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、ARM处理器、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)以及ASIC(ApplicationSpecific Intergrated Circuits，专用集成电路)芯片中的任意一种来实现，视其具体的应用环境而定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
上述各个通信模块、检测模块及辅助电源的具体实现形式均可视环境而定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
本实施例内，高压隔离型DC/DC变换器部分的控制策略和非隔离式DC/DC变换器部分的控制策略，均可以完全按照DC/DC变换器独立执行，实现正真的模块化设计，降低了***设计、施工安装、后期运维的难度。
其余原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (13)

1.一种中高压能量变换***，其特征在于，包括至少一个***控制器和三个以星形或三角形接法并网的相电路；所述相电路包括：滤波模块、多个级联模块和多个高压隔离型DC/DC变换器；其中：
各个所述级联模块的输出端级联，级联的一端与所述滤波模块的输入端相连，级联的另一端作为所述相电路的一个输出端；
所述滤波模块的输出端作为所述相电路的另一个输出端；
所述级联模块的输入端与至少一个所述高压隔离型DC/DC变换器的输出端相连；
所述高压隔离型DC/DC变换器的输入端与公共直流母线相连；
所述高压隔离型DC/DC变换器采用开环控制策略或者闭环控制策略，将自身所连接级联模块的直流输入电压调整到与所述公共直流母线的电压相关的指令值；
所述***控制器用于：至少采用电压电流双环控制策略，以根据与所述公共直流母线的电压相关的参数，计算得到发送给三相各个所述级联模块的三相调制指令，来实现对于三个所述相电路的并网控制，使得各个高压隔离型DC/DC变换器均以相同的策略实现模块化控制。
2.根据权利要求1所述的中高压能量变换***，其特征在于，所述***控制器至少包括：
电压指令设定单元，用于设定电压环控制指令值；
电压反馈获取单元，用于获取电压环反馈值；
第一减法器，用于计算得到所述电压环控制指令值减去所述电压环反馈值的第一差值；
电压环控制器，用于根据所述第一差值得到有功电流环指令值；
电流指令获取单元，用于获取电流环指令值；所述电流环指令值包括所述有功电流环指令值和无功电流环指令值；
电流反馈获取单元，用于获取电流环反馈值；
第二减法器，用于计算得到所述电流环指令值减去所述电流环反馈值的第二差值；
电流环控制器，用于根据所述第二差值得到所述三相调制指令；且所述三相调制指令包括分别发送给各相的三个电压调制波，每一相内的所述级联模块接收到的电压调制波相同。
3.根据权利要求2所述的中高压能量变换***，其特征在于，所述电压环控制指令值为所述公共直流母线的电压值；所述电压环反馈值为采样得到的所述公共直流母线的实际电压值，或者，采样得到的所述公共直流母线的实际电压值乘以第一系数kbus后的值；
或者，所述电压环控制指令值为三相各个所述级联模块的直流输入电压总值；所述电压环反馈值为三相各个所述级联模块的直流输入电压的和，或者，根据采样得到的所述公共直流母线的实际电压值、所述高压隔离型DC/DC变换器输入输出电压的比值以及所连接的所述级联模块的数目，等效计算得到的三相各个所述级联模块的直流输入电压之和；
又或者，所述电压环控制指令值为一相内各个所述级联模块的直流输入电压总值；所述电压环反馈值为三相各个所述级联模块的直流输入电压的和除以三得到的值，或者，根据采样得到的所述公共直流母线的实际电压值、所述高压隔离型DC/DC变换器输入输出电压的比值以及所连接的所述级联模块的数目，等效计算得到的一相内各个所述级联模块的直流输入电压之和；
再或者，所述电压环控制指令值为三相单个所述级联模块的直流输入电压的平均值；所述电压环反馈值为三相各个所述级联模块的直流输入电压的和除以所述级联模块的总数目求得的平均值，或者，根据采样得到的所述公共直流母线的实际电压值、所述高压隔离型DC/DC变换器输入输出电压的比值以及所连接的所述级联模块的数目，等效计算得到的所述级联模块的输入电压平均值。
4.根据权利要求1-3任一所述的中高压能量变换***，其特征在于，还包括：***通信模块、***检测模块及***辅助电源；
所述***检测模块用于实现所述中高压能量变换***的电压、电流、温度及电弧检测；
所述***通信模块用于实现所述***控制器与三个所述相电路及外界的通信；
所述***辅助电源用于为所述***通信模块、所述***检测模块及所述***控制器供电。
5.根据权利要求1-3任一所述的中高压能量变换***，其特征在于，所述高压隔离型DC/DC变换器包括：第一主电路、第一通信模块、第一检测模块、第一辅助电源及至少一个第一控制器；
所述第一控制器用于实现对于所述第一主电路的控制，检测并输出所述高压隔离型DC/DC变换器的状态；
所述第一检测模块用于实现所述高压隔离型DC/DC变换器的电压、电流、温度及电弧检测；
所述第一通信模块用于实现所述第一控制器与所述***控制器之间的通信；
所述第一辅助电源用于为所述第一通信模块、所述第一检测模块及所述第一控制器供电。
6.根据权利要求5所述的中高压能量变换***，其特征在于，所述第一控制器用于实现对于所述主电路的控制时，具体用于：
采用开环控制策略，根据所需实现的所述第一主电路的输入输出电压值关系，设定对于所述第一主电路的固定控制值，并以所述固定控制值将所述第一主电路所连接级联模块的直流输入电压调整到所述指令值；
或者，采用闭环控制策略，以将所述第一主电路所连接级联模块的直流输入电压调整到所述指令值为目标，控制所述第一主电路中的开关管动作。
7.根据权利要求6所述的中高压能量变换***，其特征在于，所述指令值以采样所述公共直流母线的电压为参考值，或者，以采样得到所述公共直流母线的电压乘以第二系数k的积为参考值。
8.根据权利要求1-3任一所述的中高压能量变换***，其特征在于，所述级联模块包括：第二主电路、第二通信模块、第二检测模块、第二辅助电源及至少一个第二控制器；
所述第二控制器用于根据所述***控制器的控制指令完成对于所述第二主电路的控制；
所述第二检测模块用于实现所述级联模块的电压、电流、温度及电弧检测；
所述第二通信模块用于实现所述第二控制器与所述***控制器之间的通信；
所述第二辅助电源用于为所述第二通信模块、所述第二检测模块及所述第二控制器供电。
9.根据权利要求8所述的中高压能量变换***，其特征在于，所述第二控制器用于根据所述***控制器的控制指令完成对于所述第二主电路的控制时，具体用于：
将所述三相调制指令中的调制电压与采样得到的所述第二主电路的实际直流输入电压作比得到归一化调制波，并根据所述归一化调制波控制所述第二主电路中开关管的动作。
10.根据权利要求1-3任一所述的中高压能量变换***，其特征在于，所述级联模块为：H桥拓扑、NPC全桥拓扑、NPC半桥拓扑、ANPC全桥拓扑、ANPC半桥拓扑、T型全桥拓扑、T型三电平半桥拓扑、飞跨电容全桥拓扑及混合型五电平全桥拓扑中的任意一种；
所述高压隔离型DC/DC变换器中的主电路为：LC串联谐振式拓扑、LLC串联谐振式拓扑、功率双向LC串联谐振式拓扑、功率双向LLC串联谐振式拓扑、双有源DC/DC拓扑及全桥DC/DC拓扑中的任意一种。
11.根据权利要求1-3任一所述的中高压能量变换***，其特征在于，所述公共直流母线，通过多个用于实现最大功率点跟踪MPPT控制的MPPT装置与至少一个光伏组件相连；
或者，所述公共直流母线与直流电网相连。
12.根据权利要求11所述的中高压能量变换***，其特征在于，所述公共直流母线还通过非隔离型DC/DC变换器与负载和/或蓄电池相连。
13.根据权利要求11所述的中高压能量变换***，其特征在于，所述MPPT装置包括：第三主电路、第三通信模块、第三检测模块、第三辅助电源及至少一个第三控制器；
所述第三控制器用于根据所述***控制器的控制指令完成对于所述第三主电路的控制，检测并输出所述MPPT装置的状态；所述对于所述第三主电路的控制，包括控制所述第三主电路中的开关管动作而实现的MPPT控制；
所述第三检测模块用于实现所述MPPT装置的电压、电流、温度及电弧检测；
所述第三通信模块用于实现所述第三控制器与所述***控制器之间的通信；
所述第三辅助电源用于为所述第三通信模块、所述第三检测模块及所述第三控制器供电。
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