← 返回
光伏到虚拟母线并联差分功率处理架构的动态分析
Dynamic Analysis of Photovoltaic to Virtual Bus Parallel Differential Power Processing Architecture
| 作者 | Afshin Nazer · Olindo Isabella · Patrizio Manganiello |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Electronics |
| 出版日期 | 2025年1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 | 光伏系统 并行差分功率处理架构 小信号模型 频率响应 控制器参数设计 |
语言:
中文摘要
光伏(PV)至虚拟母线并联差分功率处理(PDPP)架构可减轻光伏组串间的失配损耗。本文基于PDPP架构的状态空间模型推导其小信号模型,从而进行全面的动态分析。随后,得到相应的传递函数和频率响应,为该架构的动态特性提供了有价值的见解。为验证所推导模型的准确性,还通过系统辨识,利用PLECS仿真和实验的观测数据获得了频率响应。此外,本文讨论了虚拟母线电压和中间母线电压离散控制器参数的设计考虑因素,并研究了该架构的稳定性。实验测量证实,中央控制器能够在0.6秒内将虚拟母线电压稳定在期望水平,而中间母线电压在15毫秒内达到稳定,从而使每个光伏组串能够实现适当的最大功率点跟踪。
English Abstract
Photovoltaic (PV) to virtual bus parallel differential power processing (PDPP) architecture can mitigate mismatch losses among PV strings. This article presents a comprehensive dynamic analysis by deriving a small-signal model of the PDPP architecture based on its state space model. Subsequently, the corresponding transfer functions and frequency response are obtained, offering valuable insights into the dynamic behavior of the architecture. To validate the accuracy of the derived model, the frequency response has also been achieved by observed data from both PLECS simulation and experiment through system identification. Besides, this article discusses the design considerations of the discrete controllers’ parameters for both virtual and intermediate bus voltages and studies the stability of the architecture. Experimental measurements confirm the ability of the central controller to stabilize the virtual bus voltage to the desired level within 0.6 seconds, while the intermediate bus voltages settle within 15 ms, enabling proper maximum power point tracking of each PV string.
S
SunView 深度解读
从阳光电源光伏逆变器和系统集成业务角度看,这项光伏到虚拟母线并联差分功率处理(PDPP)架构研究具有重要的技术参考价值。该技术针对光伏组串失配损失这一行业痛点,提出了创新的功率优化方案,与我司现有的组串式逆变器和MPPT技术形成互补关系。
从技术成熟度评估,论文通过小信号建模、频域分析和系统辨识等严谨方法验证了架构的动态特性,虚拟母线电压在0.6秒内稳定、中间母线电压15毫秒内建立的响应速度,显示出良好的控制性能。这为实际工程应用奠定了理论基础,但距离产品化仍需进一步验证长期可靠性和成本效益。
对于阳光电源的业务价值主要体现在三个层面:首先,该技术可提升复杂遮挡场景下的发电效率,特别适用于工商业屋顶、山地光伏等存在局部阴影的应用场景;其次,差分功率处理架构仅处理失配功率而非全功率,理论上可降低功率电子器件的容量需求和系统成本;第三,精细化的组串级MPPT控制与我司智能光伏系统战略高度契合,可增强产品的差异化竞争力。
技术挑战方面需关注:多变流器并联架构的复杂性增加了系统设计难度和潜在故障点;虚拟母线控制策略在大规模阵列中的扩展性有待验证;成本增加与发电增益的经济平衡点需要详细测算。建议我司技术团队可将该架构理念与现有组串式逆变器技术结合,探索模块化、低成本的实现路径,优先在高价值应用场景进行试点验证。