← 返回
光伏发电技术 储能系统 ★ 5.0

面向光伏系统的并联式虚拟母线差分功率处理架构

PV to Virtual Bus Parallel Differential Power Processing Architecture for Photovoltaic Systems

作者 Afshin Nazer · Olindo Isabella · Patrizio Manganiello
期刊 IEEE Transactions on Industrial Electronics
出版日期 2024年10月
技术分类 光伏发电技术
技术标签 储能系统
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 光伏组件失配 并行差分功率处理架构 虚拟总线 串级转换器 最大功率点跟踪
语言:

中文摘要

本文介绍了一种创新的并联差分功率处理(PDPP)架构,旨在减轻光伏(PV)串之间失配的影响。所提出的光伏到虚拟母线PDPP架构利用虚拟母线作为所有串级变换器的输入。值得注意的是,由于虚拟母线电压可以设置为低于主母线或光伏串电压,这种方法能够降低组件的额定电压。在该架构中,串级变换器(SLC)的关键要求包括能够产生正、负输出电压以及具备隔离功能。为满足这些要求,考虑采用连接到无桥变换器的双有源桥变换器作为PDPP串级变换器。在该架构中,串级变换器使用传统的最大功率点跟踪(MPPT)算法确保每个光伏串实现最大功率点跟踪,而中央变换器则控制虚拟母线电压。实验结果验证了所提出的光伏到虚拟母线PDPP架构的性能,系统效率在96.4%至99%之间。

English Abstract

This article introduces an innovative parallel differential power processing (PDPP) architecture designed to mitigate the effect of mismatch among photovoltaic (PV) strings. The proposed PV to virtual bus PDPP architecture leverages a virtual bus as the input for all string-level converters. Notably, this approach allows for a reduction in the voltage rating of components since the virtual bus voltage can be set lower than the main bus or PV strings voltage. In this architecture, crucial requirements for the string-level converters (SLCs) include the capability to generate positive and negative output voltages and to provide isolation. To fulfill these requirements, a dual active bridge converter connected to a bridgeless converter as the PDPP SLCs is considered. In this architecture, while SLCs ensure maximum power point tracking (MPPT) for each PV string using conventional MPPT algorithms, the central converter controls the virtual bus voltage. Experimental results validate the performance of the proposed PV to virtual bus PDPP architecture with a system efficiency ranging from 96.4% to 99%.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项基于虚拟母线的并联差异功率处理(PDPP)架构为解决光伏系统失配问题提供了创新思路,与我司在组串式逆变器和智能优化器领域的技术积累具有显著协同价值。

该技术的核心优势在于通过引入虚拟母线降低了组件电压等级要求,这直接契合我司降低系统成本、提升产品竞争力的战略目标。相比传统MPPT优化方案,PDPP架构在保证各组串独立最大功率点跟踪的同时,系统效率可达96.4%-99%,这一性能指标与我司高效组串式逆变器的技术标准相当,具备工程化应用基础。

从产品整合角度分析,该架构采用的双有源桥(DAB)加无桥变换器拓扑,能够实现正负双向电压输出和电气隔离,这为我司在复杂应用场景(如山地光伏、屋顶分布式等阴影遮挡严重工况)下的系统优化提供了新的技术路径。特别是在光储一体化系统中,虚拟母线概念可与储能系统的直流母线管理技术深度融合,实现更灵活的能量调度。

然而,技术挑战同样明显:多级功率变换带来的成本增加、DAB变换器的软开关控制复杂度、以及在大规模电站应用中的可靠性验证,都需要系统性攻关。建议我司技术团队重点关注该架构在户用和工商业场景的适配性,结合现有iSolarCloud云平台的智能诊断能力,探索差异化的失配优化解决方案,这可能成为下一代智能光伏系统的重要技术方向。