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光伏发电系统及其控制方法

阅读：754发布：2021-02-22

IPRDB可以提供光伏发电系统及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本申请提供了一种光伏发电系统及其控制方法，该光伏发电系统包括DC/AC逆变电路，位于该DC/AC逆变电路前级的N路，分别与光伏组串相连的DC/DC变换器电路，以及与DC/AC逆变电路和N路DC/DC变换器电路相连的控制器，该控制器用于对n路DC/DC变换器电路采用MPPT控制，对N-n路DC/DC变换器电路采用CPG控制。本申请通过上述两种控制，可实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，并消除光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动，且在不外加储能元件的前提下，实现对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及延长光伏组串式逆变器的使用寿命。，下面是光伏发电系统及其控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光伏发电系统，其特征在于，包括光伏组串、控制器、一DC/AC逆变电路，以及位于所述DC/AC逆变电路前级的N路DC/DC变换器电路；

每一路DC/DC变换器电路与至少一所述光伏组串相连，所述N的取值为大于等于2的正整数；

所述控制器分别与所述DC/AC逆变电路、N路DC/DC变换器电路相连，所述控制器，用于对n路DC/DC变换器电路采用最大功率点跟踪MPPT控制，确定使所述n路DC/DC变换器电路处于最大功率点工作状态时的第一控制参数，根据所述第一控制参数以及有功功率的预留备用参数控制所述N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式，n的取值为大于等于1小于等于N-1的正整数；

所述光伏发电系统通过所述DC/AC逆变电路的输出端接入电网。

2.根据权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于，所述控制器，包括：

最大功率点跟踪MPPT控制器，用于对所述n路DC/DC变换器电路进行最大功率点跟踪MPPT控制，确定使所述n路DC/DC变换器电路处于最大功率点工作装置的第一控制参数，基于所述第一控制参数和所述有功功率的预留备用参数得到第二控制参数；

恒功率发电CPG控制器，用于基于所述第二控制参数对所述N-n路DC/DC变换器电路进行恒功率发电CPG控制，使所述N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式。

3.根据权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于，所述控制器，包括：

虚拟同步发电机VSG控制器，用于基于电网并网参数和虚拟同步发电机VSG控制算法计算得到虚拟同步发电机VSG功率参数；

最大功率点跟踪MPPT控制器，用于对n路DC/DC变换器电路进行最大功率点跟踪MPPT控制，确定使所述n路DC/DC变换器电路处于最大功率点工作状态时的第一控制参数，基于所述第一控制参数、所述虚拟同步发电机VSG功率参数和所述有功功率的预留备用参数得到第二控制参数；

恒功率发电CPG控制器，用于基于所述第二控制参数对N-n路DC/DC变换器电路进行恒功率发电CPG控制，使所述N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式。

4.根据权利要求3所述的光伏发电系统，其特征在于，所述虚拟同步发电机VSG控制器，用于基于虚拟同步发电机VSG控制算法，根据实际检测到的电网当前频率、电网额定频率，以及根据恒定虚拟惯量、自适应零虚拟惯量和自适应负虚拟惯量中的任意一个虚拟惯量进行计算，得到所述虚拟同步发电机VSG功率参数；

其中，所述恒定虚拟惯量为VSG控制算法中的恒定虚拟惯量时间常数，所述自适应零虚拟惯量为VSG控制算法中的自适应零虚拟惯量时间常数，所述自适应负虚拟惯量为VSG控制算法中的自适应负零虚拟惯量时间常数。

5.根据权利要求2所述的光伏发电系统，其特征在于，所述最大功率点跟踪MPPT控制器，包括：n个控制电路、第一运算单元和第二运算单元；

每一所述控制电路包括一最大功率点跟踪MPPT处理单元和乘法器；

所述最大功率点跟踪MPPT处理单元，用于检测对应的DC/DC变换器电路的第一输入电压和第一输入电流，基于所述第一输入电压和所述第一输入电流确定对应的所述DC/DC变换器电路的当前输入功率，利用最大功率点跟踪MPPT控制算法得到所述DC/DC变换器电路的最大功率点处的第二输入电流；

所述乘法器与所述最大功率点跟踪MPPT处理单元相连，用于计算所述第一输入电压和所述第二输入电流的乘积，得到最大输出有功功率参数；

与n个所述控制电路连接的所述第一运算单元，用于确定每一所述控制电路输出的所述最大输出有功功率参数，对n个所述最大输出有功功率参数执行求和并取平均值的运算，将得到的最大输出有功功率平均值作为所述第一控制参数；

所述第二运算单元，用于基于有功功率的预留备用参数和所述第一控制参数确定功率参数，将所述功率参数作为所述第二控制参数。

6.根据权利要求2所述的光伏发电系统，其特征在于，所述最大功率点跟踪MPPT控制器，包括：n个控制电路、第一运算单元和第三运算单元；

每一所述控制电路包括一最大功率点跟踪MPPT处理单元和乘法器；

所述乘法器与所述最大功率点跟踪MPPT处理单元相连，用于计算所述第一输入电压和所述第二输入电流的乘积，得到最大输出有功功率参数；

所述第三运算单元，用于基于有功功率的预留备用参数和所述第一控制参数确定电流参数，将所述电流参数作为所述第二控制参数。

7.根据权利要求2所述的光伏发电系统，其特征在于，所述最大功率点跟踪MPPT控制器，包括：n个最大功率点跟踪MPPT处理单元、第一运算单元和第四运算单元；

每一所述最大功率点跟踪MPPT处理单元，用于检测对应的DC/DC变换器电路的第一输入电压和第一输入电流，基于所述第一输入电压和所述第一输入电流确定对应的所述DC/DC变换器电路的当前输入功率，利用最大功率点跟踪MPPT控制算法得到所述DC/DC变换器电路的最大功率点处的第二输入电压；

与n个所述最大功率点跟踪MPPT处理单元连接的所述第一运算单元，用于确定每一所述最大功率点跟踪MPPT处理单元输出的所述第二输入电压，对n个所述第二输入电压执行求和并取平均值的运算，将得到的第二输入电压平均值作为所述第一控制参数；

第四运算单元，用于基于有功功率的预留备用参数和所述第一控制参数进行运算，将得到的电压参数作为所述第二控制参数。

8.根据权利要求3或4所述的光伏发电系统，其特征在于，所述最大功率点跟踪MPPT控制器，包括：n个控制电路、第一运算单元和第二运算单元；

每一所述控制电路包括一最大功率点跟踪MPPT处理单元和乘法器；

所述乘法器与最大功率点跟踪MPPT处理单元相连，用于计算所述第一输入电压和所述第二输入电流的乘积，得到最大输出有功功率参数；

与n个所述控制电路连接的所述第一运算单元，用于确定每一所述控制器电路输出的所述最大输出有功功率参数，对n个所述最大输出有功功率参数执行求和并取平均值的运算，将得到的最大输出有功功率平均值作为所述第一控制参数；

第二运算单元，用于基于有功功率的预留备用参数、所述第一控制参数和所述虚拟同步发电机VSG功率参数确定功率参数，将所述功率参数作为所述第二控制参数。

9.根据权利要求3或4所述的光伏发电系统，其特征在于，所述最大功率点跟踪MPPT控制器，包括：n个控制电路、第一运算单元和第三运算单元；

每一所述控制电路包括一最大功率点跟踪MPPT处理单元和乘法器；

所述乘法器与所述最大功率点跟踪MPPT处理单元相连，用于计算所述第一输入电压和所述第二输入电流的乘积，得到最大输出有功功率参数；

所述第三运算单元，用于基于有功功率的预留备用参数、所述第一控制参数和所述虚拟同步发电机VSG功率参数确定电流参数，将所述电流参数作为所述第二控制参数。

10.根据权利要求3或4所述的光伏发电系统，其特征在于，所述最大功率点跟踪MPPT控制器，包括：n个最大功率点跟踪MPPT处理单元、第一运算单元和第四运算单元；

第四运算单元，用于基于有功功率的预留备用参数、所述第一控制参数和所述虚拟同步发电机VSG功率参数确定电压参考值，根据所述电压参考值和所述第一控制参数确定电压参数，将所述电压参数作为所述第二控制参数；

所述恒功率发电CPG控制器，用于基于所述第二控制参数控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于电压调节的恒功率发电CPG模式。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的光伏发电系统，其特征在于，所述DC/AC逆变器包括组串式三相逆变器，或组串式单相逆变器。

12.一种光伏发电系统的控制方法，其特征在于，适用于光伏发电系统，所述光伏发电系统包括光伏组串、控制器、一DC/AC逆变电路，以及位于所述DC/AC逆变电路前级的N路DC/DC变换器电路，每一路DC/DC变换器电路至少与一所述光伏组串相连，N的取值为大于等于2的正整数，所述DC/AC逆变电路和所述N路DC/DC变换器电路与控制器相连，所述光伏发电系统通过所述DC/AC逆变电路的输出端接入电网，所述方法包括：对所述n路DC/DC变换器电路采用最大功率点跟踪MPPT控制，确定使所述n路DC/DC变换器电路处于最大功率点工作状态时的第一控制参数，n的取值为大于等于1小于等于N-1的正整数；

根据所述第一控制参数以及有功功率的预留备用参数控制所述N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式。

13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一控制参数以及有功功率的预留备用参数控制所述N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式，包括：基于所述第一控制参数和有功功率的预留备用参数得到第二控制参数；

基于所述第二控制参数控制所述N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式。

14.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一控制参数以及有功功率的预留备用参数控制所述N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式，包括：基于电网并网参数和虚拟同步发电机VSG控制算法得到虚拟同步发电机VSG功率参数；

基于所述第一控制参数、所述虚拟同步发电机VSG功率参数和有功功率的预留备用参数得到第二控制参数；

基于所述第二控制参数控制所述N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式。

15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，所述基于电网并网参数和虚拟同步发电机VSG控制算法得到虚拟同步发电机VSG功率参数，包括：基于虚拟同步发电机VSG控制算法，根据实际检测到的电网当前频率、电网额定频率，以及根据恒定虚拟惯量、自适应零虚拟惯量和自适应负虚拟惯量中的任一一个进行计算，得到所述虚拟同步发电机VSG功率参数；

16.一种控制器，其特征在于，包括：存储器，以及与所述存储器通信的处理器；

所述存储器，用于存储控制光伏组串式逆变器的程序代码；

所述处理器，用于调用所述存储器中的所述控制光伏组串式逆变器的程序代码，执行权利要求12-15中任一项所述的光伏组串式逆变器的控制方法。

说明书全文

光伏发电系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本申请涉及光伏发电技术领域，尤其是，涉及一种光伏发电系统及其控制方法。

背景技术

[0002] 光伏发电系统主要包括太阳能电池组件、控制器和逆变器。光伏发电系统作为国家电力供应的重要部分，目前，将光伏发电系统并入电网的过程为：太阳能电池组件产生的直流电经过并网逆变器转换为符合要求的交流电然后并入电网。由于光伏组串式逆变器相较于集中式逆变器具有效率更高和灵活性的优点，因此多选择光伏组串式逆变器将光伏发电系统并入电网。

[0003] 在现有技术中，光伏虚拟同步发电机(photovoltaic virtual synchronous generator， PV-VSG)通过保留有功预留备用或配置储能元件，利用光伏发电单元控制系统实现惯量、电压/无功调节等相关功能。其中，配置储能元件需要外加于光伏组串式逆变器上，但是，这样会增加光伏发电系统的成本以及需要额外增加安装空间。因此，在光伏组串式逆变器不需要外加储能元件的前提下，利用有功预留备用控制PV-VSG是目前研究的一个重要方向。

[0004] 有功预留备用是光伏发电系统的一个重要的指标。该有功预留备用的精度极易受光照强度与环境温度等外界因素变化的影响。在现有技术中，针对光伏发电系统的有功预留备用控制PV-VSG，主要是基于变功率点跟踪的有功预留备用，或者基于最大功率点旋转备用容量跟踪两种控制方式。上述两种控制方式不仅无法解决外界因素变化对有功预留备用的影响，也极易引起光伏组串式逆变器的直流母线电压和交流侧输出功率脉动，不利于对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及影响光伏组串式逆变器的使用寿命。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本申请实施例提供一种光伏发电系统及其控制方法，以实现在无外加储能元件的前提下，实现对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及延长光伏组串式逆变器使用寿命的目的。

[0006] 本申请实施例提供如下技术方案：

[0007] 本申请实施例的第一方面提供了一种光伏发电系统，包括光伏组串、控制器、一DC/AC 逆变电路以及位于DC/AC逆变电路前级的N路DC/DC变换器电路，其中每一路DC/DC变换器电路与至少一光伏组串相连，该N的取值为大于等于2的正整数。所述控制器分别与该 DC/AC逆变电路、N路DC/DC变换器电路相连，并且用于对n路DC/DC变换器电路采用最大功率点跟踪MPPT控制，以确定使所述n路DC/DC变换器电路处于最大功率点工作状态时的第一控制参数，根据所述第一控制参数以及有功功率的预留备用参数控制N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式，n的取值为大于等于1小于等于N-1的正整数；所述光伏发电系统则通过所述DC/AC逆变电路的输出端接入电网。

[0008] 上述方案，将位于DC/AC逆变电路前级的N路DC/DC变换电路随机划分为n路和N-n路，对n路DC/DC变换器电路采用MPPT控制，对N-n路DC/DC变换器电路采用CPG控制，通过两种不同的控制方式对前级的N路DC/DC变换电路进行控制，能够实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，以消除光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动，延长光伏组串式逆变器的使用寿命。进一步实现在不需要外加储能元件的前提下，对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制。

[0009] 在一种可能的设计中，该控制器包括最大功率点跟踪MPPT控制器，其用于对所述n路 DC/DC变换器电路进行最大功率点跟踪MPPT控制，确定使所述n路DC/DC变换器电路处于最大功率点工作装置的第一控制参数，基于所述第一控制参数和所述有功功率的预留备用参数得到第二控制参数。该控制器还包括恒功率发电CPG控制器，可用于基于所述第二控制参数对所述N-n路DC/DC变换器电路进行恒功率发电CPG控制，使所述N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式。

[0010] 上述方案，控制器中包含最大功率点跟踪MPPT控制器和恒功率发电CPG控制器，采用最大功率点跟踪MPPT控制器对所述n路DC/DC变换器电路进行最大功率点跟踪MPPT控制，将得到的第二控制参数作为恒功率发电CPG控制器对N-n路DC/DC变换器电路进行恒功率发电CPG控制的参考量。通过对前级DC/DC变换器电路的不同控制可以实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，以消除光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动，延长光伏组串式逆变器的使用寿命。

[0011] 在一种可能的设计中，该控制器包括虚拟同步发电机VSG控制器，其用于基于电网并网参数和虚拟同步发电机VSG控制算法计算得到虚拟同步发电机VSG功率参数。该控制器还包括最大功率点跟踪MPPT控制器，其用于对n路DC/DC变换器电路进行最大功率点跟踪MPPT控制，确定使所述n路DC/DC变换器电路处于最大功率点工作状态时的第一控制参数，基于所述第一控制参数、所述虚拟同步发电机VSG功率参数和所述有功功率的预留备用参数得到第二控制参数。该控制器还会包括恒功率发电CPG控制器，其用于基于所述第二控制参数对N-n路DC/DC变换器电路进行恒功率发电CPG控制，使所述N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式。

[0012] 需要说明的是，所述虚拟同步发电机VSG控制器，用于基于虚拟同步发电机VSG控制算法，根据实际检测到的电网当前频率、电网额定频率，以及根据恒定虚拟惯量、自适应零虚拟惯量和自适应负虚拟惯量中的任意一个虚拟惯量进行计算，得到所述虚拟同步发电机VSG功率参数；

[0013] 其中，所述恒定虚拟惯量为VSG控制算法中的恒定虚拟惯量时间常数，所述自适应零虚拟惯量为VSG控制算法中的自适应零虚拟惯量时间常数，所述自适应负虚拟惯量为VSG 控制算法中的自适应负零虚拟惯量时间常数。

[0014] 上述方案，控制器中包含最大功率点跟踪MPPT控制器和恒功率发电CPG控制器，采用最大功率点跟踪MPPT控制器对所述n路DC/DC变换器电路进行最大功率点跟踪MPPT控制，将得到的第二控制参数作为恒功率发电CPG控制器对N-n路DC/DC变换器电路进行恒功率发电CPG控制的参考量。以此实现对光伏组串式逆变器的控制。

[0015] 需要说明的是，基于上述可能的设计，其中，最大功率点跟踪MPPT控制器可以有多种结构构成。可选的，该最大功率点跟踪MPPT控制器包括n个控制电路、第一运算单元和第二运算单元；可选的，该最大功率点跟踪MPPT控制器包括n个控制电路、第一运算单元和第三运算单元；其中，每一所述控制电路包括一最大功率点跟踪MPPT处理单元和乘法器。可选的，该最大功率点跟踪MPPT控制器包括n个最大功率点跟踪MPPT处理单元、第一运算单元和第四运算单元。通过上述本申请实施例公开的多种结构，在最大功率点跟踪 MPPT控制器对所述n路DC/DC变换器电路进行最大功率点跟踪MPPT控制时，确定使所述n 路DC/DC变换器电路处于最大功率点工作装置的第一控制参数，基于所述第一控制参数和所述有功功率的预留备用参数得到第二控制参数。具体的实现过程可以参见说明书部分。

[0016] 本申请实施例的第二方面提供了一种光伏发电系统的控制方法，适用于本申请实施例的第一方面提供的光伏发电系统，该控制方法包括：

[0017] 对所述n路DC/DC变换器电路采用最大功率点跟踪MPPT控制，确定使所述n路DC/DC 变换器电路处于最大功率点工作状态时的第一控制参数，n的取值为大于等于1小于等于 N-1的正整数；

[0018] 根据所述第一控制参数以及有功功率的预留备用参数控制所述N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式。

[0019] 上述方案，通过两种不同的控制方式对N路DC/DC变换器电路进行控制，能够实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，并消除光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动，且在不外加储能元件的前提下，实现对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及延长光伏组串式逆变器的使用寿命。进一步实现在不需要外加储能元件的前提下，对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制。

[0020] 在一种可能的设计中，所述根据所述第一控制参数以及有功功率的预留备用参数控制所述N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式，包括：

[0021] 基于所述第一控制参数和有功功率的预留备用参数得到第二控制参数；

[0022] 基于所述第二控制参数控制所述N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式。

[0023] 在一种可能的设计中，所述根据所述第一控制参数以及有功功率的预留备用参数控制所述N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式，包括：先基于电网并网参数和虚拟同步发电机VSG控制算法得到虚拟同步发电机VSG功率参数；然后基于所述第一控制参数、所述虚拟同步发电机VSG功率参数和有功功率的预留备用参数得到第二控制参数；最后基于所述第二控制参数控制所述N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式。

[0024] 在一种可能的设计中，所述基于电网并网参数和虚拟同步发电机VSG控制算法得到虚拟同步发电机VSG功率参数，包括：

[0025] 基于虚拟同步发电机VSG控制算法，根据实际检测到的电网当前频率、电网额定频率，以及根据恒定虚拟惯量、自适应零虚拟惯量和自适应负虚拟惯量中的任一一个进行计算，得到所述虚拟同步发电机VSG功率参数；

[0026] 其中，所述恒定虚拟惯量为VSG控制算法中的恒定虚拟惯量时间常数，所述自适应零虚拟惯量为VSG控制算法中的自适应零虚拟惯量时间常数，所述自适应负虚拟惯量为VSG 控制算法中的自适应负零虚拟惯量时间常数。

[0027] 本申请实施例的第三方面提供了一种控制器，包括：存储器，以及与所述存储器通信的处理器；

[0028] 所述存储器，用于存储控制光伏组串式逆变器的程序代码；

[0029] 所述处理器，用于调用所述存储器中的所述控制光伏组串式逆变器的程序代码，执行本申请实施例第二方面提供的光伏组串式逆变器的控制方法。

[0030] 本申请实施例的第四方面提供了一种非易失性计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，该计算机程序包括用于执行本申请实施例第二方面任一可能的设计中的方法的指令。

附图说明

[0031] 图1为本申请实施例公开的一种光伏发电系统的结构示意图；

[0032] 图2为本申请实施例公开的一种控制器的结构示意图；

[0033] 图3为本申请实施例公开的一种MPPT控制器执行MPPT控制算法的执行原理示意图；

[0034] 图4为本申请实施例公开的另一种MPPT控制器执行MPPT控制算法的执行原理示意图；

[0035] 图5为本申请实施例公开的另一种MPPT控制器执行MPPT控制算法的执行原理示意图；

[0036] 图6为本申请实施例公开的另一种控制器的结构示意图；

[0037] 图7为本申请实施例公开的一种VSG控制器执行VSG控制算法的执行原理示意图；

[0038] 图8为本申请实施例公开的一种VSG控制器执行VSG控制算法的执行原理示意图；

[0039] 图9为本申请实施例公开的一种VSG控制器执行VSG控制算法的执行原理示意图；

[0040] 图10为本申请实施例公开的一种MPPT控制器执行MPPT控制算法的执行原理示意图；

[0041] 图11为本申请实施例公开的另一种MPPT控制器执行MPPT控制算法的执行原理示意图；

[0042] 图12为本申请实施例公开的另一种MPPT控制器执行MPPT控制算法的执行原理示意图；

[0043] 图13为本申请实施例公开的一种光伏发电系统的控制方法的流程示意图；

[0044] 图14为本申请实施例公开的一种控制器的控制方法的流程示意图；

[0045] 图15为本申请实施例公开的一种MPPT控制器执行MPPT控制算法的执行方法的流程示意图；

[0046] 图16为本申请实施例公开的另一种MPPT控制器执行MPPT控制算法的执行方法的流程示意图；

[0047] 图17为本申请实施例公开的另一种MPPT控制器执行MPPT控制算法的执行方法的流程示意图；

[0048] 图18为本申请实施例公开的另一种控制器的控制方法的流程示意图；

[0049] 图19为本申请实施例公开的一种MPPT控制器执行MPPT控制算法的执行方法的流程示意图；

[0050] 图20为本申请实施例公开的另一种MPPT控制器执行MPPT控制算法的执行方法的流程示意图；

[0051] 图21为本申请实施例公开的另一种MPPT控制器执行MPPT控制算法的执行方法的流程示意图；

[0052] 图22为本申请实施例公开的一种控制器的结构示意图。

具体实施方式

[0053] 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描述。其中，在本申请的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/ 或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。并且，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或多于两个。另外，为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，在本申请的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

[0054] 此外，本申请实施例和权利要求书及附图中的术语“包括”和“具有”不是排他的。例如，包括了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，还可以包括没有列出的步骤或模块。

[0055] 光伏发电系统为包含光伏组件、逆变器、线缆和变压器等设备的发电系统，其可以实现太阳能到可利用电能的转换，并将电能输出到电网或离网系统中。

[0056] 其中，光伏组件为由太阳能电池片串并联封装构成的直流电源。

[0057] 在本申请实施例中，该逆变器具体为光伏组串式逆变器，该光伏组串式逆变器的直流侧可以接入多路彼此非并联的光伏组串。该光伏组串式逆变器可以采用直流-直流和直流- 交流两级功率变换。

[0058] 光伏组串是由多个光伏组件通过正负极首尾串联方式构成的直流电源。

[0059] 如图1所示，为本申请实施例一公开的一种光伏发电系统的结构示意图，该光伏发电系统包括光伏组串式逆变器，光伏组串11和控制器12，该光伏组串式逆变器主要包括： DC/AC逆变电路101，以及DC/DC变换器电路1021至DC/DC变换器电路102N共N路DC/DC 变换器电路。其中，N的取值为大于等于2的正整数，即N≥2。

[0060] N路DC/DC变换器电路位于该DC/AC逆变电路101的前级。每一路DC/DC变换器电路至少与一光伏组串11相连。

[0061] 在具体实现中，每一路DC/DC变换器电路与光伏组串的连接关系为：

[0062] 每一DC/DC变换器电路的输入端口正极与同组的光伏组串的正极相连，每一路DC/DC 变换器电路的输入端口负极与同组的光伏组串的负极相连。

[0063] 其中，每一路DC/DC变换器电路与和其相连的光伏组串视为同组。位于同组内的光伏组串为并联的关系。

[0064] 在具体实现中，作为DC/AC逆变电路101的前级的N路DC/DC变换器电路，与DC/AC 逆变电路101的连接关系为：

[0065] 每路DC/DC变换器电路的输出端口正极并联接入DC/AC逆变电路101的直流侧输入端口正极。每路DC/DC变换器电路的输出端口负极并联接入DC/AC逆变电路101的直流侧输入端口负极。

[0066] 需要说明的是，该组串式逆变器可以应用于大型光伏电站应用场景、中小型分布式电站应用场景、户用光伏发电系统等光伏发电场景中。

[0067] 该DC/AC逆变电路101的交流出线端作为组串式逆变器的输出端口，通过线缆接入电网。具体可以接入变压器或直接接入单相或三相交流电网。

[0068] 控制器13与该DC/AC逆变电路101，以及N路DC/DC变换器电路相连。

[0069] 在本申请实施例中：

[0070] 该控制器13，用于对n路DC/DC变换器电路采用最大功率点跟踪(maximum power point tracking，MPPT)控制，确定使n路DC/DC变换器电路处于最大功率点工作状态时的第一控制参数，根据该第一控制参数以及有功功率的预留备用参数控制N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电(constant power generator，CPG)模式。其中，n的取值为大于等于1小于等于N-1的正整数，即1≤n≤N-1。

[0071] 在具体实现中，N路DC/DC变换器电路预先随机划分为n路DC/DC变换器电路和N-n路 DC/DC变换器电路，只要满足N≥2且1≤n≤N-1即可。

[0072] 该控制器13，在具体实现中还用于实时采集每路DC/DC变换器电路的输入电压，输入电流，直流母线电压，DC/AC逆变电路的交流电网电压和交流输出电流等参数，并根据每一路DC/DC变换器电路的控制策略实时给出每路DC/DC变换器电路的PWM控制信号，以及根据DC/AC逆变电路的控制策略实时给出DC/AC逆变电路的PWM控制信号。

[0073] 本申请实施例公开的光伏发电系统，通过对DC/AC逆变电路前级的N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行主控制，也就是进行MPPT控制，使n路DC/DC变换器电路工作于MPPT模式下，对N-n路DC/DC变换器电路进行从控制，也就是CPG控制，使N-n 路DC/DC变换器电路工作于CPG模式下。在本申请实施例中实现对DC/AC逆变电路前级的 N路DC/DC变换器电路的主从控制，能够减少光照强度和环境温度对光伏组串式逆变器的有功预留备用的影响，实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，并消除控制期间该光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动。进一步，在不外加储能元件的前提下，实现对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及延长光伏组串式逆变器的使用寿命。

[0074] 上述图1示出的光伏发电系统，其中，控制器13在针对N路DC/DC变换器电路中的n路 DC/DC变换器电路所采用的MPPT控制，以及对N路DC/DC变换器电路中的N-n路DC/DC变换器电路所采用的CPG控制可以有多种控制方式。本申请实施例通过以下实施例进行详细说明。

[0075] 如图2所示，为本申请实施例公开的一种控制器13的结构示意图，该控制器13包括： MPPT控制器201和CPG控制器202。

[0076] 该MPPT控制器201，用于对n路DC/DC变换器电路进行MPPT控制，确定使n路DC/DC 变换器电路处于最大功率点工作装置的第一控制参数，基于第一控制参数和有功功率的预留备用参数得到第二控制参数。

[0077] 其中，该n路DC/DC变换器电路为主控DC/DC变换器电路。

[0078] 该CPG控制器202，用于基于该第二控制参数对N-n路DC/DC变换器电路进行CPG控制，使该N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式。

[0079] 其中，该N-n路DC/DC变换器电路为从控DC/DC变换器电路。

[0080] 在具体实现中，该MPPT控制器201对n路DC/DC变换器电路进行MPPT控制时具有多种方式。

[0081] 如图3所示，为本申请实施例公开的一种MPPT控制器执行MPPT控制算法的执行原理示意图。该MPPT控制器201包括：控制电路3011至控制电路301n共n个控制电路，第一运算单元302和第二运算单元303。

[0082] 其中，每一控制电路包括一MPPT处理单元和乘法器。

[0083] 该MPPT处理单元，用于检测对应的DC/DC变换器电路的第一输入电压和第一输入电流，基于第一输入电压和所述第一输入电流确定对应的DC/DC变换器电路的当前输入功率，利用MPPT控制算法得到DC/DC变换器电路的最大功率点处的第二输入电流。

[0084] 乘法器与所述最大功率点跟踪MPPT处理单元相连，用于计算第一输入电压和第二输入电流的乘积，得到最大输出有功功率参数。

[0085] 与n个控制电路连接的第一运算单元302，用于确定每一控制电路输出的所述最大输出有功功率参数，对n个最大输出有功功率参数执行求和并取平均值的运算，将得到的最大输出有功功率平均值作为第一控制参数。

[0086] 第二运算单元303，用于基于有功功率的预留备用参数和第一控制参数确定功率参数，将功率参数作为第二控制参数。

[0087] 相应地，

[0088] CPG控制器，用于基于第二控制参数控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于功率调节的恒功率发电CPG模式。

[0089] 以图3中示出的第1控制电路和第n控制电路进行举例说明，其他中间控制电路也采用相同的处理方式。

[0090] 针对第1控制电路：该MPPT处理单元，用于检测第1路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpv1与第一输入电流ipv1，并通过MPPT控制得到最大功率点处的输入电流iMPPT1。

[0091] 乘法器，用于将第1路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpv1与最大功率点处的第二输入电流iMPPT1作乘积运算，得到最大输出有功功率参数PMPPT1。

[0092] 针对第n控制电路：该MPPT处理单元，用于检测第1路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpvn与第一输入电流ipvn，并通过MPPT控制得到最大功率点处的输入电流iMPPTn。

[0093] 乘法器，用于将第1路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpvn与最大功率点处的第二输入电流iMPPTn作乘积运算，得到最大输出有功功率参数PMPPTn。

[0094] 第一运算单元302，用于将得到的n路主控DC/DC变换器的最大输出有功功率参数P (MPPT1-MPPTn)求和，并对求和后的值进行平均运算，将得到的最大输出有功功率平均值作为N-n路从控DC/DC变换器的有功功率参考参数Pref1。

[0095] 第二运算单元303，用于基于公式(1)计算该有功功率参考参数Pref1和有功功率的预留备用参数△P，将得到的功率参数作为第二控制参数Pref。

[0096] Pref＝Pref1-△P (1)

[0097] 其中，该有功功率的预留备用参数△P即是有功功率的预留备用/限制参数△P。

[0098] 基于公式(1)计算得到的功率参数Pref作为对N-n路DC/DC变换器电路进行CPG控制的功率参数。

[0099] 相应地，图2中示出的该CPG控制器202，用于根据MPPT处理单元得到的CPG控制的功率参数Pref，控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于功率调节的CPG(P-CPG)模式，得到对应每一路DC/DC变换器电路的PWM信号。

[0100] 该PWM控制信号作为调制信号用于驱动开关管动作。

[0101] 在具体实现中，该CPG控制器202将得到的功率参数Pref与第m路从控DC/DC变换器的输出有功功率Ppv_m进行比较，将得到的功率比较结果通过比例积分PI控制器获得第m路从控 DC/DC变换器的PWMm控制信号。其中，m＝n+1，n+2，…，N。

[0102] 需要说明的是，上述控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于功率调节的CPG(P-CPG) 模式的控制方式，可以采取比例积分控制、直接功率控制、模型预测控制等功率控制方式，在本申请实施例中不再进行详细叙述。

[0103] 本申请实施例公开的光伏组串式逆变器一方面不需要增加太阳辐射度检测装置，能够节约光伏组串式逆变器的成本。同时采用对DC/AC逆变电路前级的N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行主MPPT控制，对N-n路DC/DC变换器电路进行从CPG控制，可实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，并消除控制期间该光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动，在不外加储能元件的前提下，实现对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及延长光伏组串式逆变器的使用寿命。

[0104] 如图4所示，为本申请实施例公开的另一种MPPT控制器201执行MPPT控制算法的执行原理示意图。该MPPT控制器201包括：控制电路4011至控制电路401n共n个控制电路，第一运算单元402和第三运算单元403。

[0105] 其中，每一控制电路包括一MPPT处理单元和乘法器。

[0106] 该MPPT处理单元，用于检测对应的DC/DC变换器电路的第一输入电压和第一输入电流，基于第一输入电压和第一输入电流确定对应的DC/DC变换器电路的当前输入功率，利用MPPT控制算法得到DC/DC变换器电路的最大功率点处的第二输入电流。

[0107] 基于MPPT控制算法得到最大功率点处的第二输入电流。

[0108] 该乘法器与MPPT处理单元相连，用于计算第一输入电压和第二输入电流的乘积，得到最大输出有功功率参数。

[0109] 与n个控制电路连接的第一运算单元402，用于确定每一控制电路输出的最大输出有功功率平均值作为所述第一控制参数。

[0110] 第三运算单元403，用于基于有功功率的预留备用参数和第一控制参数确定电流参数，将电流参数作为第二控制参数。

[0111] 相应地，

[0112] CPG控制器，用于基于第二控制参数控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于电流调节的恒功率发电CPG模式。

[0113] 以图4中示出的第1控制电路和第n控制电路进行举例说明，其他中间控制电路也采用相同的处理方式。

[0114] 针对第1控制电路：该最大功率点跟踪MPPT处理单元，用于检测第1路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpv1与第一输入电流ipv1，并通过MPPT控制得到最大功率点处的输入电流iMPPT1。

[0115] 乘法器，用于将第1路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpv1与最大功率点处的第二输入电流iMPPT1作乘积运算，得到最大输出有功功率PMPPT1。

[0116] 针对第n控制电路：该MPPT处理单元，用于检测第1路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpvn与第一输入电流ipvn，并通过MPPT控制得到最大功率点处的输入电流iMPPTn。

[0117] 乘法器，用于将第1路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpvn与最大功率点处的第二输入电流iMPPTn作乘积运算，得到最大输出有功功率参数PMPPTn。

[0118] 第一运算单元402，用于将得到的n路主控DC/DC变换器的最大输出有功功率参数P (MPPT1-MPPTn)求和，并对求和后的值进行平均运算，将得到的最大输出有功功率平均值作为 N-n路从控DC/DC变换器的有功功率参考Pref1。

[0119] 第三运算单元403，用于基于公式(1)计算该有功功率参考Pref1和有功功率的预留备用参数△P，将得到的功率参数Pref，基于公式(2)对该功率参数Pref进行处理，将得到的电流参数Iref作为第二控制参数。

[0120] Iref＝Pref/vpv (2)

[0121] 其中，vpv为从控DC/DC变换器的输入电压，即光伏组串的直流电压。

[0122] 基于公式(2)计算得到的电流参数Iref作为对N-n路DC/DC变换器电路进行CPG控制的电流指令。

[0123] 相应地，图2中示出的该CPG控制器202，用于根据MPPT处理单元得到的CPG控制的电流指令Iref，控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于电流调节的CPG(I-CPG)模式，得到对应每一路DC/DC变换器电路的PWM信号。

[0124] 该PWM控制信号作为调制信号用于驱动开关管动作。

[0125] 在具体实现中，该CPG控制器202将得到的电流指令Iref与第m路从控DC/DC变换器的输入电流Ipv_m进行比较，将得到的电流比较结果通过比例积分PI控制器获得第m路从控DC/DC 变换器的PWMm控制信号。其中，m＝n+1，n+2，…，N。

[0126] 需要说明的是，上述控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于功率调节的CPG(I-CPG) 模式的控制方式，可以采取比例积分控制、直接功率控制、模型预测控制等功率控制方式，在本申请实施例中不再进行详细叙述。

[0127] 本申请实施例公开的光伏组串式逆变器一方面不需要增加太阳辐射度检测装置，能够节约光伏组串式逆变器的成本。同时采用对DC/AC逆变电路前级的N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行主MPPT控制，对N-n路DC/DC变换器电路进行从CPG控制，可实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，并消除控制期间该光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动，在不外加储能元件的前提下，实现对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及延长光伏组串式逆变器的使用寿命。

[0128] 如图5所示，为本申请实施例公开的另一种MPPT控制器执行MPPT控制算法的执行原理示意图。该MPPT控制器201包括：MPPT处理单元5011至MPPT处理单元501n共n个MPPT 处理单元，第一运算单元502和第四运算单元503。

[0129] 每一MPPT处理单元，用于检测对应的DC/DC变换器电路的第一输入电压和第一输入电流，基于第一输入电压和第一输入电流确定对应的DC/DC变换器电路的当前输入功率，利用最大功率点跟踪MPPT控制算法得到DC/DC变换器电路的最大功率点处的第二输入电压。

[0130] 与n个MPPT处理单元连接的第一运算单元502，用于确定每一MPPT处理单元输出的第二输入电压，对n个第二输入电压执行求和并取平均值的运算，将得到的第二输入电压平均值作为第一控制参数。

[0131] 第四运算单元503，用于基于有功功率的预留备用参数和第一控制参数进行运算，将得到的电压参数作为第二控制参数。

[0132] 相应地，

[0133] CPG控制器，用于基于第二控制参数控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于电压调节的恒功率发电CPG模式。

[0134] 以图5中示出的MPPT处理单元5011和MPPT处理单元501n进行举例说明，其他MPPT 处理单元也采用相同的处理方式。

[0135] 针对MPPT处理单元5011：该MPPT处理单元5011，用于检测第1路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpv1与第一输入电流ipv1，并通过MPPT控制得到最大功率点处的输入电压 vMPPT1。

[0136] 针对MPPT处理单元501n：该MPPT处理单元501n，用于检测第n路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpvn与第一输入电流ipvn，并通过MPPT控制得到最大功率点处的输入电压 vMPPTn。

[0137] 第一运算单元502，用于将得到的n路主控DC/DC变换器的输入电压ν(MPPT1-MPPTn)求和，并对求和后的值进行平均运算，将得到的输入电压平均值作为N-n路从控DC/DC变换器的电压参考Vref1。

[0138] 第四运算单元503，用于基于公式(3)对有功功率的预留备用参数△P和电压参考Vref1进行处理，将得到的电压参数Vref作为第二控制参数。

[0139] Vref＝Vref1+△P/Vref1 (3)

[0140] 基于公式(3)计算得到的电压参数Vref作为对N-n路DC/DC变换器电路进行CPG控制的电压指令。

[0141] 相应地，图2中示出的该CPG控制器202，用于根据MPPT处理单元得到的CPG控制的电压参数Vref，控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于电压调节的CPG(V-CPG)模式，得到对应每一路DC/DC变换器电路的PWM信号。

[0142] 该PWM控制信号作为调制信号用于驱动开关管动作。

[0143] 在具体实现中，该CPG控制器202将得到的电压参数Vref与第m路从控DC/DC变换器的输入电流vpv_m进行比较，将得到的电压比较结果通过比例积分PI控制器获得第m路从控 DC/DC变换器的PWMm控制信号。其中，m＝n+1，n+2，…，N。

[0144] 本申请实施例公开的光伏组串式逆变器一方面不需要增加太阳辐射度检测装置，能够节约光伏组串式逆变器的成本。同时采用对DC/AC逆变电路前级的N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行主MPPT控制，对N-n路DC/DC变换器电路进行从CPG控制，可实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，并消除控制期间该光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动，在不外加储能元件的前提下，实现对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及延长光伏组串式逆变器的使用寿命。

[0145] 基于上述本申请实施例公开的采用对DC/AC逆变电路前级的N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行主MPPT控制，对N-n路DC/DC变换器电路进行从CPG控制。可以基于对DC/AC逆变电路前级的N路DC/DC变换器的主从控制，实现有功预留备用的 PV-VSG控制，同样可以解决由于光照强度与环境温度变化所带来的PV-VSG输出性能降低、甚至系统失稳的问题，并提升光伏发电系统的惯量支撑能力，消除功率控制期间组串式逆变器的直流母线电压和输出功率脉动。

[0146] 基于上述本申请实施例图1公开的光伏组串式逆变器，在基于对DC/AC逆变电路前级的N路DC/DC变换器的主从控制，实现有功预留备用的PV-VSG控制的过程中，控制器103 在针对N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路所采用的MPPT控制，以及对N路 DC/DC变换器电路中的N-n路DC/DC变换器电路所采用的CPG控制可以有多种控制方式。本申请实施例通过以下实施例进行详细说明。

[0147] 如图6所示，为本申请实施例公开的另一种控制器13的结构示意图，该控制器13包括： VSG控制器601、MPPT控制器602和CPG控制器603。

[0148] VSG控制器601，用于基于电网并网参数和VSG控制算法计算得到VSG功率参数。

[0149] MPPT控制器602，用于对n路DC/DC变换器电路进行MPPT控制，确定使n路DC/DC变换器电路处于最大功率点工作状态时的第一控制参数，基于第一控制参数、VSG功率参数和有功功率的预留备用参数得到第二控制参数。

[0150] 其中，该n路DC/DC变换器电路为主控DC/DC变换器电路。

[0151] CPG控制器603，用于基于第二控制参数对N-n路DC/DC变换器电路进行CPG控制，使 N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式。

[0152] 其中，该N-n路DC/DC变换器电路为从控DC/DC变换器电路。

[0153] 在具体实现中，该VSG控制器601基于电网参数和VSG控制算法得到VSG功率参数具有多种方式。

[0154] 如图7所示，为本申请实施例公开的一种VSG控制器执行VSG控制算法的执行原理示意图。

[0155] 该VSG控制器601，用于基于虚拟同步发电机VSG控制算法，根据实际检测到的电网当前频率、电网额定频率，以及恒定虚拟惯量进行计算，得到VSG功率参数。

[0156] 其中，恒定虚拟惯量为VSG控制算法中的恒定虚拟惯量时间常数。

[0157] 在具体实现中，该VSG控制器601基于公式(4)根据锁相环实际检测得到的电网频率 fpll，以及电网额定频率fref和恒定虚拟惯量，执行VSG控制计算，将得到的VSG功率参数PVSG作为VSG功率参数。该VSG功率参数PVSG1为具有恒定虚拟惯量的参数。

[0158]

[0159] 其中，fref为电网的额定频率，PN为组串逆变器的额定功率，Kf为一次调频系数，Tj1为恒定的惯量时间常数。

[0160] 在基于公式(4)执行VSG控制计算的过程中，可以得到VSG的功率参考PVSG1，将VSG 的功率参考PVSG1限制在预设范围内，该范围为[-0.2PN，0.1PN]范围内。利用VSG的功率参考PVSG1除以(N-n)得到的VSG功率参数PVSG，即公式(4)也可以表示为PVSG＝PVSG1/(N-n)。

[0161] 如图8所示，为本申请实施例公开的另一种VSG控制器执行VSG控制算法的执行原理示意图。

[0162] 该VSG控制器601，用于基于VSG控制算法，根据实际检测到的电网当前频率、电网额定频率，以及自适应零虚拟惯量进行计算，得到VSG功率参数。

[0163] 其中，自适应零虚拟惯量为VSG控制算法中的自适应零虚拟惯量时间常数。

[0164] 在具体实现中，该VSG控制器601基于公式(5)根据锁相环实际检测得到的电网频率 fpll，以及电网额定频率fref和自适应零虚拟惯量，执行VSG控制计算，将得到的VSG功率参数PVSG作为VSG功率参数。该VSG功率参数PVSG为具有自适应零虚拟惯量的参数。

[0165]

[0166] 其中，fref为电网的额定频率，PN为组串逆变器的额定功率，Kf为一次调频系数，Tj2为自适应惯量时间常数。该Tj2满足公式(6)的要求。

[0167]

[0168] 其中，△f＝fref-fpll，Tj_min为允许的最小惯量时间常数，Tj_max为允许的最大惯量时间常数。

[0169] 在基于公式(5)执行VSG控制计算的过程中，可以得到VSG的功率参考PVSG1，将VSG 的功率参考PVSG1限制在预设范围内，该范围为[-0.2PN，0.1PN]范围内。利用VSG的功率参考PVSG1除以(N-n)得到的VSG功率参数PVSG，即公式(5)也可以表示为PVSG＝PVSG1/(N-n)。

[0170] 如图9所示，为本申请实施例公开的另一种VSG控制器执行VSG控制算法的执行原理示意图。

[0171] 该VSG控制器601，用于基于VSG控制算法，根据实际检测到的电网当前频率、电网额定频率，以及自适应负虚拟惯量进行计算，得到VSG功率参数。

[0172] 其中，自适应负虚拟惯量为VSG控制算法中的自适应负零虚拟惯量时间常数。

[0173] 在具体实现中，该VSG控制器601基于公式(7)根据锁相环实际检测得到的电网频率 fpll，以及电网额定频率fref和自适应负虚拟惯量，执行VSG控制计算，将得到的VSG功率参数PVSG作为VSG功率参数。该VSG功率参数PVSG为具有自适应零虚拟惯量的参数。

[0174]

[0175] 其中，fref为电网的额定频率，PN为组串逆变器的额定功率，Kf为一次调频系数，Tj3为自适应惯量时间常数。该Tj3满足公式(8)的要求。

[0176]

[0177] 其中，△f＝fref-fpll，Tj_min为允许的最小惯量时间常数，Tj_max为允许的最大惯量时间常数。

[0178] 在基于公式(7)执行VSG控制计算的过程中，可以得到VSG的功率参考PVSG1，将VSG 的功率参考PVSG1限制在预设范围内，该范围为[-0.2PN，0.1PN]范围内。利用VSG的功率参考PVSG1除以(N-n)得到的VSG功率参数PVSG，即公式(7)也可以表示为PVSG＝PVSG1/(N-n)。

[0179] 在本申请实施例中，结合上述图7至图9中生成的VSG功率参数，该MPPT控制器602对 n路DC/DC变换器电路进行MPPT控制时具有多种方式。该MPPT控制器602生成第二控制参数的具体原理可结合上述图3、图4和图5中MPPT控制器201生成第二控制参数的部分进行说明。

[0180] 结合图3中的实现原理，如图10所示，为本申请实施例公开的一种MPPT控制器执行 MPPT控制算法的执行原理示意图。该MPPT控制器602包括：控制电路3011至控制电路301n 共n个控制电路，第一运算单元302和第二运算单元303。

[0181] 其中，每一控制电路包括一最大功率点跟踪MPPT处理单元和乘法器。

[0182] 该MPPT处理单元，用于检测对应的DC/DC变换器电路的第一输入电压和第一输入电流，基于第一输入电压和第一输入电流确定对应的DC/DC变换器电路的当前输入功率，利用MPPT控制算法得到DC/DC变换电路的最大功率点处的第二输入电流。

[0183] 该乘法器与MPPT处理单元相连，用于计算第一输入电压和第二输入电流的乘积，得到最大输出有功功率参数。

[0184] 与n个控制电路连接的所述第一运算单元302，用于确定每一控制器电路输出的最大输出有功功率参数，对n个最大输出有功功率参数执行求和并取平均值的运算，将得到的最大输出有功功率平均值作为第一控制参数。

[0185] 图10示出的第二运算单元与上述图3示出的第二运算单元所进行运算的参数有所不同。该第二运算单元303，用于基于有功功率的预留备用参数、第一控制参数和VSG功率参数确定功率参数，将功率参数作为第二控制参数。

[0186] 相应地，

[0187] CPG控制器，用于基于第二控制参数控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于功率调节的恒功率发电CPG模式。

[0188] 其中，第一控制参数通过上述本申请实施例图3公开的MPPT控制器执行MPPT控制算法得到。VSG功率参数通过上述本申请实施例图7至图9中公开的VSG控制器执行VSG控制算法得到。

[0189] 在具体实现中，以图10中示出的第1控制电路和第n控制电路进行举例说明，其他中间控制电路也采用相同的处理方式。

[0190] 针对第1控制电路：该MPPT处理单元，用于检测第1路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpv1与第一输入电流ipv1，并通过MPPT控制得到最大功率点处的输入电流iMPPT1。

[0191] 乘法器，用于将第1路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpv1与最大功率点处的第二输入电流iMPPT1作乘积运算，得到最大输出有功功率参数PMPPT1。

[0192] 针对第n控制电路：该MPPT处理单元，用于检测第1路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpvn与第一输入电流ipvn，并通过MPPT控制得到最大功率点处的输入电流iMPPTn。

[0193] 乘法器，用于将第1路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpvn与最大功率点处的第二输入电流iMPPTn作乘积运算，得到最大输出有功功率参数PMPPTn。

[0194] 第一运算单元302，用于将得到的n路主控DC/DC变换器的最大输出有功功率参数P (MPPT1-MPPTn)求和，并对求和后的值进行平均运算，将得到的最大输出有功功率平均值作为 N-n路从控DC/DC变换器的有功功率参考参数Pref1。

[0195] 第二运算单元303，用于基于公式(9)计算该有功功率参考参数Pref1、有功功率的预留备用参数△P和VSG功率参数PVSG，将得到的功率参数作为第一控制参数Pref。

[0196] Pref＝Pref1-△P+PVSG (9)

[0197] 其中，该有功功率的预留备用参数△P即是有功功率的预留备用/限制参数△P。

[0198] 基于公式(9)计算得到的功率参数Pref作为对N-n路DC/DC变换器电路进行CPG控制的功率参数。

[0199] 相应地，图10中示出的该CPG控制器603，用于根据MPPT处理单元得到的CPG控制的功率参数Pref，控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于功率调节的CPG(P-CPG)模式。

[0200] 该PWM控制信号作为调制信号用于驱动开关管动作。

[0201] 在具体实现中，该CPG控制器603将得到的功率参数Pref与第m路从控DC/DC变换器的输出有功功率Ppv_m进行比较，将得到的功率比较结果通过比例积分PI控制器获得第m路从控 DC/DC变换器的PWMm控制信号。其中，m＝n+1，n+2，…，N。

[0202] 需要说明的是，上述控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于功率调节的CPG(P-CPG) 模式的控制方式，可以采取比例积分控制、直接功率控制、模型预测控制等功率控制方式，在本申请实施例中不再进行详细叙述。

[0203] 本申请实施例公开的光伏组串式逆变器一方面不需要增加太阳辐射度检测装置，能够节约光伏组串式逆变器的成本。同时采用对DC/AC逆变电路前级的N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行主MPPT控制，对N-n路DC/DC变换器电路进行从CPG控制，实现有功预留备用的PV-VSG控制，能够实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，并消除控制期间该光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动，在不外加储能元件的前提下，实现对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及延长光伏组串式逆变器的使用寿命。

[0204] 结合图4中的实现原理，如图11所示，为本申请实施例公开的一种MPPT控制器执行 MPPT控制算法的执行原理示意图。该MPPT控制602包括：控制电路4011至控制电路401n 共n个控制电路，第一运算单元402和第三运算单元403。

[0205] 其中，每一控制电路包括一MPPT处理单元和乘法器。

[0206] 该MPPT处理单元，用于检测对应的DC/DC变换器电路的第一输入电压和第一输入电流，基于第一输入电压和第一输入电流确定对应的DC/DC变换器电路的当前输入功率，利用MPPT控制算法得到DC/DC变换器电路的最大功率点处的第二输入电流。

[0207] 该乘法器与MPPT处理单元相连，用于计算第一输入电压和第二输入电流的乘积，得到最大输出有功功率参数。

[0208] 与n个控制电路连接的第一运算单元402，用于确定每一控制电路输出的最大输出有功功率参数，对n个最大输出有功功率参数执行求和并取平均值的运算，将得到的最大输出有功功率平均值作为第一控制参数。

[0209] 图11示出的第三运算单元与上述图4示出的第三运算单元所进行运算的参数有所不同。该第三运算单元403，用于基于有功功率的预留备用参数、所述第一控制参数和VSG 功率参数确定电流参数，将电流参数作为第二控制参数。

[0210] 相应地，

[0211] CPG控制器，用于基于第二控制参数控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于电流调节的恒功率发电CPG模式。

[0212] 其中，第二控制参数通过上述本申请实施例图4公开的MPPT控制器执行MPPT控制算法得到。VSG功率参数通过上述本申请实施例图7至图9中公开的VSG控制器执行VSG控制算法得到。

[0213] 在具体实现中，以图11中示出的第1控制电路和第n控制电路进行举例说明，其他中间控制电路也采用相同的处理方式。

[0214] 针对第1控制电路：该MPPT处理单元，用于检测第1路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpv1与第一输入电流ipv1，并通过MPPT控制得到最大功率点处的输入电流iMPPT1。

[0215] 乘法器，用于将第1路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpv1与最大功率点处的第二输入电流iMPPT1作乘积运算，得到最大输出有功功率参数PMPPT1。

[0216] 针对第n控制电路：该MPPT处理单元，用于检测第1路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpvn与第一输入电流ipvn，并通过MPPT控制得到最大功率点处的输入电流iMPPTn。

[0217] 乘法器，用于将第1路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpvn与最大功率点处的第二输入电流iMPPTn作乘积运算，得到最大输出有功功率参数PMPPTn。

[0218] 第一运算单元402，用于将得到的n路主控DC/DC变换器的最大输出有功功率P (MPPT1-MPPTn)求和，并对求和后的值进行平均运算，将得到的最大输出有功功率平均值作为 N-n路从控DC/DC变换器的有功功率参考参数Pref1。

[0219] 第三运算单元403，用于基于公式(9)计算该有功功率参考参数Pref1、有功功率的预留备用参数△P和VSG功率参数PVSG，基于公式(2)对该功率参数Pref进行处理，将得到的电流参数Iref作为第一控制参数。

[0220] 基于公式(2)计算得到的电流参数Iref作为对N-n路DC/DC变换器电路进行CPG控制的电流指令。

[0221] 相应地，图11中示出的该CPG控制器603，用于根据最大功率点跟踪MPPT处理单元得到的CPG控制的电流指令Iref，控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于电流调节的 CPG(I-CPG)模式。

[0222] 该PWM控制信号作为调制信号用于驱动开关管动作。

[0223] 在具体实现中，该CPG控制器202将得到的电流指令Iref与第m路从控DC/DC变换器的输入电流Ipv_m进行比较，将得到的电流比较结果通过比例积分PI控制器获得第m路从控DC/DC 变换器的PWMm控制信号。其中，m＝n+1，n+2，…，N。

[0224] 需要说明的是，上述控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于功率调节的CPG(P-CPG) 模式的控制方式，可以采取比例积分控制、直接功率控制、模型预测控制等功率控制方式，在本申请实施例中不再进行详细叙述。

[0225] 本申请实施例公开的光伏组串式逆变器一方面不需要增加太阳辐射度检测装置，能够节约光伏组串式逆变器的成本。同时采用对DC/AC逆变电路前级的N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行主MPPT控制，对N-n路DC/DC变换器电路进行从CPG控制，实现有功预留备用的PV-VSG控制，能够实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，并消除控制期间该光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动，在不外加储能元件的前提下，实现对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及延长光伏组串式逆变器的使用寿命。

[0226] 结合图5中的实现原理，如图12所示，为本申请实施例公开的另一种MPPT控制器执行 MPPT控制算法的执行原理示意图。该MPPT控制602包括：MPPT处理单元5011至MPPT 处理单元501n共n个MPPT处理单元，第一运算单元502和第四运算单元503。

[0227] 其中，每一控制电路包括一MPPT处理单元和乘法器。

[0228] 该MPPT处理单元，用于检测对应的DC/DC变换器电路的第一输入电压和第一输入电流，基于第一输入电压和第一输入电流确定对应的DC/DC变换器电路的当前输入功率，利用MPPT控制算法得到DC/DC变换器电路的最大功率点处的第二输入电流。

[0229] 该乘法器与MPPT处理单元相连，用于计算第一输入电压和第二输入电流的乘积，得到最大输出有功功率。

[0230] 与n个MPPT处理单元连接的第一运算单元502，用于确定每一MPPT处理单元输出的第二输入电压，对n个最大输出有功功率执行求和并取平均值的运算，将得到的最大输出有功功率平均值作为第一控制参数。

[0231] 图12示出的第四运算单元与上述图5示出的第四运算单元所进行运算的参数有所不同。该第四运算单元503，用于基于有功功率的预留备用参数、第一控制参数和VSG功率参数确定电压参考值，根据电压参考值和第一控制参数确定电压参数，将电压参数作为第二控制参数。

[0232] CPG控制器，用于基于第二控制参数控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于电压调节的恒功率发电CPG模式。

[0233] 其中，第一控制参数通过上述本申请实施例图5公开的MPPT控制器执行MPPT控制算法得到。VSG功率参数通过上述本申请实施例图7至图9中公开的VSG控制器执行VSG控制算法得到。

[0234] 在具体实现中，以图12中示出的MPPT处理单元5011和MPPT处理单元501n进行举例说明，其他MPPT处理单元也采用相同的处理方式。

[0235] 针对MPPT处理单元5011：该MPPT处理单元5011，用于检测第1路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpv1与第一输入电流ipv1，并通过MPPT控制得到最大功率点处的输入电压 vMPPT1。

[0236] 针对MPPT处理单元501n：该MPPT处理单元1201n，用于检测第n路主控DC/DC变换器的第一输入电压vpvn与第一输入电流ipvn，并通过MPPT控制得到最大功率点处的输入电压 vMPPTn。

[0237] 第一运算单元502，用于将得到的n路主控DC/DC变换器的输入电压ν(MPPT1-MPPTn)求和，并对求和后的值进行平均运算，将得到的输入电压平均值作为N-n路从控DC/DC变换器的电压参考Vref1。

[0238] 第四运算单元503，用于基于公式(10)计算有功功率的预留备用参数△P和VSG功率参数PVSG进行运算，得到电压参考值，根据电压参考值和电压参考Vref1进行运算，将得到的电压参数作为第二控制参数。

[0239] Vref＝Vref1+(△P-PVSG)/ipv (10)

[0240] 基于公式(10)计算得到的电压参数Vref作为对N-n路DC/DC变换器电路进行CPG控制的电压指令。

[0241] 相应地，图12中示出的该CPG控制器603，用于根据MPPT处理单元得到的CPG控制的电压参数Vref，控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于电压调节的CPG(V-CPG)模式。

[0242] 在具体实现中，该CPG控制器603将得到的电压参数Vref与第m路从控DC/DC变换器的输入电流vpv_m进行比较，将得到的电压比较结果通过比例积分PI控制器获得第m路从控 DC/DC变换器的PWMm控制信号。其中，m＝n+1，n+2，…，N。

[0243] 本申请实施例公开的光伏组串式逆变器一方面不需要增加太阳辐射度检测装置，能够节约光伏组串式逆变器的成本。同时采用对DC/AC逆变电路前级的N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行主MPPT控制，对N-n路DC/DC变换器电路进行从CPG控制，实现有功预留备用的PV-VSG控制，能够实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，并消除控制期间该光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动，在不外加储能元件的前提下，实现对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及延长光伏组串式逆变器的使用寿命。

[0244] 基于上述申请实施例公开的光伏组串式逆变器，其中的DC/AC逆变器可选的，可以为组串式三相逆变器，或者为组串式单相逆变器。

[0245] 本申请实施例公开的光伏组串式逆变器，通过对DC/AC逆变电路前级的N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行主控制，也就是进行MPPT控制，使n路DC/DC变换器电路工作于MPPT模式下，对N-n路DC/DC变换器电路进行从控制，也就是CPG控制，使N-n路DC/DC变换器电路工作于CPG模式下。通过上述主从控制可实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，并消除控制期间该光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动，在不外加储能元件的前提下，完善对光伏组串式逆变器的控制，以及延长光伏组串式逆变器的使用寿命。进一步的，结合VSG 控制算法，能够实现有功预留备用的PV-VSG控制。

[0246] 本申请实施例还对应公开了基于上述附图中所示的光伏发电系统，实现控制光伏发电系统的控制方法，具体通过以下实施例进行详细说明。

[0247] 如图13所示，为本申请实施例公开的一种基于图1示出的光伏发电系统的控制方法的流程示意图。结合图1，该光伏发电系统的控制方法包括以下步骤：

[0248] S1301：对N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路采用MPPT控制，确定使n 路DC/DC变换器电路处于最大功率点工作状态时的第一控制参数。

[0249] 结合图1，在执行S1301中，由控制器103对N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路采用最大功率点跟踪MPPT控制，确定使n路DC/DC变换器电路处于最大功率点工作状态时的第一控制参数。具体的执行原理可参见图1中的说明，这里不再进行赘述。

[0250] S1302：根据第一控制参数以及有功功率的预留备用参数控制N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式。

[0251] 结合图1，在执行S1032中，由CPG控制器202基于第二控制参数控制N-n路DC/DC变换器电路工作于恒功率发电CPG模式。

[0252] 本申请实施例公开的光伏发电系统的控制方法，通过对DC/AC逆变电路前级的N路 DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行主控制，也就是进行MPPT控制，使n路 DC/DC变换器电路工作于MPPT模式下，对N-n路DC/DC变换器电路进行从控制，也就是 CPG控制，使N-n路DC/DC变换器电路工作于CPG模式下。在本申请实施例中实现对DC/AC 逆变电路前级的N路DC/DC变换器电路的主从控制，能够减少光照强度和环境温度对光伏组串式逆变器的有功预留备用的影响，实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，并消除控制期间该光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动。进一步的，在不外加储能元件的前提下，实现对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及延长光伏组串式逆变器的使用寿命。

[0253] 如图14所示，为本申请实施例公开的一种控制器的控制方法的流程示意图。结合图2，该方法包括：

[0254] S1401：对N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行MPPT控制，得到第一控制参数。

[0255] 具体实现S1401的过程，可选的，如图15所示，包括以下步骤：

[0256] S1501：检测N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路各自的第一输入电压和第一输入电流，基于第一输入电压和所述第一输入电流确定对应的DC/DC变换器电路的当前输入功率，利用MPPT控制算法得到DC/DC变换器电路的最大功率点处的第二输入电流。

[0257] 结合图3，该S1501由MPPT处理单元执行。具体的执行原理可参见图3中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0258] S1502：分别计算n路DC/DC变换器电路对应的第一输入电压和第二输入电流的乘积，得到n路DC/DC变换器电路的最大输出有功功率参数。

[0259] 结合图3，该S1502由乘法器执行。具体的执行原理可参见图3中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0260] S1503：对n路DC/DC变换器电路的最大输出有功功率参数执行求和并取平均值的运算，将得到的最大输出有功功率平均值作为第一控制参数。

[0261] 结合图3，该S1503由第一运算单元302执行。具体的执行原理可参见图3中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0262] S1504：基于有功功率的预留备用参数和所述第一控制参数确定功率参数，将功率参数作为第二控制参数。

[0263] 结合图3，该S1504由第二运算单元303执行。具体的执行原理可参见图3中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0264] S1402：基于第一控制参数和有功功率的预留备用参数得到第二控制参数。

[0265] 结合图2，该S1402由MPPT控制器201执行。具体的执行原理可参见图2中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0266] 本申请实施例公开的光伏发电系统的控制方法，一方面，不需要增加太阳辐射度检测装置，能够节约光伏组串式逆变器的成本。另一方面，采用对DC/AC逆变电路前级的N路 DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行主MPPT控制，对N-n路DC/DC变换器电路进行从CPG控制，可实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，并消除控制期间该光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动。进一步的，在不外加储能元件的前提下，实现对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及延长光伏组串式逆变器的使用寿命。

[0267] 可选的，如图16所示，本申请实施例还对应公开了如图4所示的另一种MPPT控制器执行MPPT控制算法的执行方法的流程示意图。该方法包括：

[0268] S1601：检测N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路各自的第一输入电压和第一输入电流，基于第一输入电压和第一输入电流确定对应的DC/DC变换器电路的当前输入功率，利用MPPT控制算法得到DC/DC变换器电路的最大功率点处的第二输入电流。

[0269] 结合图4，该S1601由MPPT处理单元执行。具体的执行原理可参见图4中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0270] S1602：分别计算n路DC/DC变换器电路对应的第一输入电压和第二输入电流的乘积，得到n路DC/DC变换器电路的最大输出有功功率参数。

[0271] 结合图4，该S1602由乘法器执行。具体的执行原理可参见图4中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0272] S1603：对n路DC/DC变换器电路的最大输出有功功率参数执行求和并取平均值的运算，将得到的最大输出有功功率平均值作为第一控制参数。

[0273] 结合图4，该S1603由第一运算单元402执行。具体的执行原理可参见图4中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0274] S1604：基于有功功率的预留备用参数和所述第一控制参数确定电流参数，将电流参数作为第二控制参数。

[0275] 结合图4，该S1604由第三运算单元403执行。具体的执行原理可参见图4中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0276] 本申请实施例公开的光伏发电系统的控制方法，一方面，不需要增加太阳辐射度检测装置，能够节约光伏组串式逆变器的成本。另一方面，采用对DC/AC逆变电路前级的N路 DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行主MPPT控制，对N-n路DC/DC变换器电路进行从CPG控制，可实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，并消除控制期间该光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动。进一步的，在不外加储能元件的前提下，实现对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及延长光伏组串式逆变器的使用寿命。

[0277] 如图17所示，为本发明实施例基于上述图5所公开的另一种MPPT控制器执行MPPT控制算法的执行方法的流程示意图。该方法包括：

[0278] S1701：检测N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路各自的第一输入电压和第一输入电流，基于第一输入电压和第一输入电流确定对应的DC/DC变换器电路的当前输入功率，利用MPPT控制算法得到DC/DC变换器电路的最大功率点处的第二输入电压。

[0279] 结合图5，该S1701由MPPT处理单元执行。具体的执行原理可参见图5中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0280] S1702：对n路DC/DC变换器电路的最大功率点处的第二输入电压执行求和并取平均值的运算，将得到的第二输入电压平均值作为第一控制参数。

[0281] 结合图5，该S1702由第一运算单元502执行。具体的执行原理可参见图5中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0282] S1703：基于有功功率的预留备用参数和第一控制参数进行运算，将得到的电压参数作为第二控制参数。

[0283] 结合图5，该S1703由第四运算单元503执行。具体的执行原理可参见图5中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0284] 本申请实施例公开的光伏发电系统的控制方法，一方面，不需要增加太阳辐射度检测装置，能够节约光伏组串式逆变器的成本。另一方面，采用对DC/AC逆变电路前级的N路 DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行主MPPT控制，对N-n路DC/DC变换器电路进行从CPG控制，可实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，并消除控制期间该光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动。进一步的，在不外加储能元件的前提下，实现对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及延长光伏组串式逆变器的使用寿命。

[0285] 基于上述本申请实施例公开的采用对DC/AC逆变电路前级的N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行主MPPT控制，对N-n路DC/DC变换器电路进行从CPG控制。可以基于对DC/AC逆变电路前级的N路DC/DC变换器的主从控制，实现有功预留备用的 PV-VSG控制，同样可以解决由于光照强度与环境温度变化所带来的PV-VSG输出性能降低、甚至系统失稳的问题，并提升光伏发电系统的惯量支撑能力，消除功率控制期间组串式逆变器的直流母线电压和输出功率脉动。

[0286] 基于上述附图13中所示的光伏发电系统的控制方法，在基于对DC/AC逆变电路前级的 N路DC/DC变换器的主从控制，实现有功预留备用的PV-VSG控制的过程中，控制器103在针对每一路DC/DC变换器电路的控制策略实时给出每路DC/DC变换器电路的PWM控制信号可以有多种控制策略。本申请实施例通过以下实施例进行详细说明。

[0287] 如图18所示，为本发明实施例对应上述图6所公开的另一种控制器的控制方法的流程示意图，该方法包括：

[0288] S1801：基于电网并网参数和VSG控制算法计算得到VSG功率参数。

[0289] 结合图6，该S1801由VSG控制器601执行。具体的执行原理可参见图6中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0290] S1802：对N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行最大功率点跟踪 MPPT控制，确定使n路DC/DC变换器电路处于最大功率点工作状态时的第一控制参数。

[0291] S1803：基于第一控制参数、VSG功率参数和有功功率的预留备用参数得到第二控制参数。

[0292] 结合图6，该S1802及S1803由MPPT控制器602执行。具体的执行原理可参见图6中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0293] 在具体实现中，该VSG控制器601基于电网参数和VSG控制算法得到VSG功率参数具有多种方式。在本申请实施例中公开了三种方式，但并不仅限于此。

[0294] 第一种为：根据实际检测到的电网频率、电网额定频率和恒定虚拟惯量，执行VSG控制计算，得到VSG功率参数。

[0295] 第二种为：根据实际检测到的电网频率、电网额定频率和自适应零虚拟惯量，执行VSG 控制计算，得到VSG功率参数。

[0296] 第三种为：根据实际检测到的电网频率、电网额定频率和自适应负虚拟惯量，执行VSG 控制计算，得到VSG功率参数。

[0297] 在本申请实施例中，结合上述不同的方式生成的VSG功率参数，该MPPT控制器602对 n路DC/DC变换器电路进行MPPT控制时具有多种方式。该MPPT控制器602生成第二控制参数的具体原理可结合上述图15、图16和图17中MPPT控制器201生成第二控制参数的部分进行说明。

[0298] 结合图10中的实现原理，如图19所示，文本申请实施例对应图10公开的一种MPPT控制器执行MPPT控制算法的执行方法的流程示意图。该方法包括：

[0299] S1901：检测N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路各自的第一输入电压和第一输入电流，基于第一输入电压和第一输入电流确定对应的DC/DC变换器电路的当前输入功率，利用MPPT控制算法得到DC/DC变换电路的最大功率点处的第二输入电流。

[0300] 结合图10，该S1901由MPPT处理单元执行。具体的执行原理可参见图10中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0301] S1902：分别计算n路DC/DC变换器电路对应的第一输入电压和第二输入电流的乘积，得到n路DC/DC变换器电路的最大输出有功功率参数。

[0302] 结合图10，该S1902由乘法器执行。具体的执行原理可参见图10中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0303] S1903：对n路DC/DC变换器电路的最大输出有功功率参数执行求和并取平均值的运算，将得到的最大输出有功功率平均值作为第一控制参数。

[0304] 结合图10，该S1903由第一运算单元302执行。具体的执行原理可参见图10中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0305] S1904：基于有功功率的预留备用参数、第一控制参数和VSG功率参数确定功率参数，将功率参数作为第二控制参数。

[0306] 结合图10，该S1904由第二运算单元303执行。具体的执行原理可参见图10中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0307] 相应地，图13中示出的步骤S1302具体为：根据第一控制参数以及有功功率的预留备用参数控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于功率调节的恒功率发电CPG模式。

[0308] 本申请实施例公开的光伏发电系统的控制方法，一方面，不需要增加太阳辐射度检测装置，能够节约光伏组串式逆变器的成本。另一方面，采用对DC/AC逆变电路前级的N路 DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行主MPPT控制，对N-n路DC/DC变换器电路进行从CPG控制，实现有功预留备用的PV-VSG控制，能够实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，并消除控制期间该光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动。进一步的，在不外加储能元件的前提下，实现对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及延长光伏组串式逆变器的使用寿命。

[0309] 结合图11的实现原理，如图20所示，为本申请实施例对应图11所公开的另一种MPPT 控制器执行MPPT控制算法的执行方法的流程示意图。该方法包括：

[0310] S2001：检测N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路各自的第一输入电压和第一输入电流，基于第一输入电压和第一输入电流确定对应的DC/DC变换器电路的当前输入功率，利用MPPT控制算法得到DC/DC变换器电路的最大功率点处的第二输入电流。

[0311] 结合图11，该S2001由MPPT处理单元执行。具体的执行原理可参见图11中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0312] S2002：分别计算n路DC/DC变换器电路对应的第一输入电压和第二输入电流的乘积，得到n路DC/DC变换器电路的最大输出有功功率参数。

[0313] 结合图11，该S2002由乘法器执行。具体的执行原理可参见图11中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0314] S2003：对n路DC/DC变换器电路的最大输出有功功率参数执行求和并取平均值的运算，将得到的最大输出有功功率平均值作为第一控制参数。

[0315] 结合图11，该S2003由第一运算单元402执行。具体的执行原理可参见图11中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0316] S2004：基于有功功率的预留备用参数、第一控制参数和VSG功率参数确定电流参数，将电流参数作为第二控制参数。

[0317] 结合图11，该S2004由第三运算单元403执行。具体的执行原理可参见图11中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0318] 相应地，图13中示出的步骤S1302具体为：基于第一控制参数控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于电流调节的恒功率发电CPG模式。

[0319] 本申请实施例公开的光伏发电系统的控制方法，一方面，不需要增加太阳辐射度检测装置，能够节约光伏组串式逆变器的成本。另一方面，采用对DC/AC逆变电路前级的N路 DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行主MPPT控制，对N-n路DC/DC变换器电路进行从CPG控制，实现有功预留备用的PV-VSG控制，能够实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，并消除控制期间该光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动，在不外加储能元件的前提下，实现对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及延长光伏组串式逆变器的使用寿命。

[0320] 结合图12的实现方法，如图21所示，为本申请实施例对应图12公开的另一种MPPT控制器执行MPPT控制算法的执行方法的流程示意图。该方法包括：

[0321] S2101：检测N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路各自的第一输入电压和第一输入电流，基于第一输入电压和第一输入电流确定对应的DC/DC变换器电路的当前输入功率，利用MPPT控制算法得到DC/DC变换器电路的最大功率点处的第二输入电流。

[0322] 结合图12，该S2101由MPPT处理单元执行。具体的执行原理可参见图12中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0323] S2102：对n路DC/DC变换器电路的最大功率点处的第二输入电压执行求和并取平均值的运算，将得到的第二输入电压平均值作为第一控制参数。

[0324] 结合图12，该S2102由第二运算单元502执行。具体的执行原理可参见图12中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0325] S2103：基于有功功率的预留备用参数、第一控制参数和VSG功率参数确定电压参考值，根据电压参考值和第一控制参数确定电压参考值，将电压参数作为第二控制参数。

[0326] 结合图12，该S2103由第四运算单元503执行。具体的执行原理可参见图12中相应的说明，这里不再进行赘述。

[0327] 相应地，图13中示出的步骤S1302具体为：基于第一控制参数控制N-n路DC/DC变换器电路工作于基于电压调节的恒功率发电CPG模式。

[0328] 本申请实施例公开的光伏发电系统的控制方法，一方面，不需要增加太阳辐射度检测装置，能够节约光伏组串式逆变器的成本。另一方面，采用对DC/AC逆变电路前级的N路 DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行主MPPT控制，对N-n路DC/DC变换器电路进行从CPG控制，实现有功预留备用的PV-VSG控制，能够实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，并消除控制期间该光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动。进一步的，在不外加储能元件的前提下，实现对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及延长光伏组串式逆变器的使用寿命。

[0329] 上述本发明实施例公开的光伏组串式逆变器的各个步骤具体的原理和执行过程，与上述本发明实施例公开的光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制方法相同，可参见上述本发明实施例公开的光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制方法中相应的部分，这里不再进行赘述。

[0330] 结合本申请实施例公开的光伏发电系统的控制方法，本申请实施例所公开的光伏发电系统的控制方法也可以直接用硬件、处理器执行的存储器，或者二者的结合来实施。

[0331] 如图22所示，该控制器2200包括：存储器2201以及与存储器通信的处理器2202和通信接口2203。

[0332] 该处理器2201通过总线与存储器2202耦合。处理器2201通过总线与该通信接口2203耦合。

[0333] 处理器2202具体可以是中央处理器(central processing unit，CPU)，网络处理器(network processor，NP)，专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)或者可编程逻辑器件(programmable logic device，PLD)。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gate array， FPGA)或者通用阵列逻辑(generic array logic，GAL)。

[0334] 存储器2201具体可以是内容寻址存储器(content-addressable memory，CAM)或者随机存取存储器(random-access memory，RAM)。CAM可以是三态内容寻址存储器(ternary cam，TCAM)。

[0335] 通信接口2203可以是有线接口，例如光纤分布式数据接口(fiber distributed data interface，FDDI)或者以太网(ethernet)接口。

[0336] 存储器2201也可以集成在处理器2202中。如果存储器2201和处理器2202是相互独立的器件，存储器2201和处理器2202相连，例如存储器2201和处理器2202可以通过总线通信。通信接口2203和处理器2202可以通过总线通信，通信接口2203也可以与处理器2202直接连接。

[0337] 存储器2201，用于存储控制光伏组串式逆变器的程序代码。可选的，该存储器2201包括操作系统和应用程序，用于承载上述本申请实施例公开的光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制方法的操作程序、代码或指令。

[0338] 当处理器2202或硬件设备要进行上述本申请实施例公开的光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制方法的相关操作时，调用并执行存储器2201中存储的操作程序、代码或指令可以完成上述本申请实施例中涉及的基站执行相应光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制方法的过程。具体过程为：处理器2202调用存储器2201中的所述控制光伏组串式逆变器的程序代码，执行光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制方法。

[0339] 可以理解的是，上述图13-图21所示光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制方法实施例所涉及到的网络设备的接收/发送等操作可以是指在由处理器实现的接收/发送处理，也可以是指通过接收器和发射器完成的发送/接收过程，接收器和发射器可以独立存在，也可以集成为收发器。一种可能的实现方式中，基站2200还可以包括：收发器。

[0340] 在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

[0341] 本申请实施例还公开了一种光伏发电系统，该光伏发电系统包括上述图13-图22所示光伏组串式逆变器光伏组串式逆变器。

[0342] 综上所述，本申请实施例公开的光伏发电系统及其控制方法，一方面，不需要增加太阳辐射度检测装置，能够节约光伏组串式逆变器的成本。另一方面，采用对DC/AC逆变电路前级的N路DC/DC变换器电路中的n路DC/DC变换器电路进行主MPPT控制，对N-n路 DC/DC变换器电路进行从CPG控制，实现有功预留备用的PV-VSG控制，能够实现光伏组串式逆变器在任意光照强度与环境温度下快速、准确的功率预留或限制，并消除控制期间该光伏组串式逆变器的直流母线电压与交流侧输出功率脉动。进一步的，在不外加储能元件的前提下，实现对光伏组串式逆变器的虚拟同步机控制，以及延长光伏组串式逆变器的使用寿命。

[0343] 在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD)) 等。

[0344] 最后应说明的是：以上实施例仅用以示例性说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请及本申请带来的有益效果进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请权利要求的范围。

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