← 返回
光伏发电技术 PWM控制 ★ 5.0

具有低压储能的单相光伏发电机的不连续PWM运行

Discontinuous PWM Operation of a Single-Phase PV Generator With Low-Voltage Energy Storage

作者 Ezequiel Rodriguez Ramos · Ramon Leyva · Qingxiang Liu · Sergio Vazquez · Glen G. Farivar · Christopher D. Townsend
期刊 IEEE Transactions on Industrial Electronics
出版日期 2024年8月
技术分类 光伏发电技术
技术标签 PWM控制
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 储能 光伏发电机 单相逆变器 控制策略 实验验证
语言:

中文摘要

在并网光伏(PV)发电机中使用储能(ES)是一种有效的解决方案,可在太阳辐照度波动的情况下向电网输送稳定的电力。本文分析了一种带储能的单相并网光伏发电机,其中储能装置为低电压,即储能电池串联数量不多。该光伏发电机由通过一个公共直流母线电容连接的三个子系统组成:光伏单元、储能单元和逆变器。此外,在所提出的解决方案中,逆变器在电网周期的大部分时间内不进行开关动作,从而降低了开关损耗。单相逆变器的不连续运行意味着储能单元的升压直流 - 直流转换器需要采用合适的控制策略。所提出的控制方法采用了一个考虑谐振变量的增广状态模型。所提出的带低电压储能的光伏解决方案(包括其控制策略)在一个350伏安的实验样机上进行了验证,以检验这一新颖的方法。

English Abstract

Using energy storage (ES) in grid-connected photovoltaic (PV) generators is an efficient solution to deliver regulated power to the grid despite fluctuations in solar irradiance. The article analyses a single-phase grid-connected PV generators with ES, where the ES has a low voltage, namely without too many series-connected storing cells. The PV generator consists of three subsystems connected by a common dc-link capacitor: a PV unit, an ES unit, and an inverter. Furthermore, in the proposed solution, the inverter does not switch for a significant portion of the grid period, resulting in lower switching losses. The single-phase inverter discontinuous operation implies the need of an appropriate control strategy in the boost dc–dc converter of the ES unit. The proposed control employs an augmented state model that accounts for resonant variables. The proposed PV solution with low-voltage ES, including its control, is validated in a 350-VA experimental prototype to verify the novel approach.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项针对单相光伏发电系统中低压储能与不连续PWM控制的研究具有重要的技术参考价值。该方案通过逆变器在电网周期内的部分时段停止开关动作,有效降低了开关损耗,这与我司在提升逆变器效率方面的技术路线高度契合。

该技术的核心创新在于采用低压储能单元配合特殊的boost变换器控制策略,避免了传统方案中储能电池的多串联结构。这对我司户用储能产品线具有实际意义:低压储能可简化电池管理系统设计,降低安全风险,同时减少系统成本。论文提出的基于增广状态模型的谐振变量控制方法,为解决不连续运行模式下的功率平衡问题提供了理论依据,可应用于我司单相储能逆变器的控制算法优化。

从技术成熟度评估,该方案已通过350VA原型机验证,但距离商业化应用仍有距离。主要挑战包括:单相系统的功率等级限制使其主要适用于小型户用场景,难以直接应用于我司主力的工商业储能市场;不连续PWM模式下的电能质量控制需要更严格的谐波分析;低压储能架构在大容量扩展时的系统复杂度问题。

然而,该技术为我司在分布式光储一体化解决方案中探索差异化路径提供了思路。特别是在欧美户用市场,结合低压储能的高效率、低成本优势,配合我司成熟的逆变器技术平台,有望开发出具有竞争力的小型光储产品。建议跟踪相关技术发展,评估其在特定应用场景下的产业化可行性。