本发明属于电力系统光伏控制，特别是涉及一种直流微电网光伏控制器的无缝切换控制方法。
背景技术：
1、近年来随着光伏电池、蓄电池、燃料电池等分布式直流电源的快速发展，直流微电网越来越受到世界各国的关注。与交流微电网相比，直流微电网具有以下优点：减少能量变换的中间环节，可以降低能量损耗，提高能源利用效率；直流微电网仅存在有功功率流动，没有无功损耗及集肤效应，降低了电压损失，无需考虑诸如相位、频率同步及谐波等问题，有效地提高了电能质量。
2、直流微电网通常由分布式发电单元(如光伏阵列)、储能单元、本地直流负载组成，所有单元都通过各自的dc-dc接口转换器并联到直流总线上。目前，在一些独立的电力系统中，如孤岛、数据中心、航空航天系统、船舶电力系统等，直流微电网的优势已经得到体现。
3、传统光伏控制策略可分为mppt控制和下垂控制。mppt控制是寻找并保持在最大功率输出的一种恒功率控制方式。在直流微电网中，光伏电源通过光伏控制器与直流母线相连，由于mppt控制是一种恒功率控制，工作在mppt模式下的光伏电源可能让微电网在孤岛状态下功率过剩，导致直流母线电压失调，比如当储能系统部分损坏或soc达到上限而无法继续吸收过剩功率。
4、因此，光伏控制除了最大功率输出的工作模式以外，还需要光伏能够根据直流母线电压的变化来调节输出功率。当光伏功率大于负载与电池的吸收功率之和时，光伏机组应以cvc模式运行，以稳定直流母线电压，保证直流系统的安全运行。
5、在传统的光伏控制切换策略中，光伏机组应在需要时将控制回路切换到cvc控制模式或mppt控制模式。mppt控制器的控制目标是光伏模块pv的最大输出功率，而cvc控制器的控制目标是变流器的输出电压。当运行模式发生变化时，由于两种模式下的控制目标差异较大，可能会出现一些意想不到的暂态问题。例如，切换时会导致较大的电压波动，严重时甚至会达到保护值引起保护误动作，威胁微电网的稳定运行。因此，现有技术存在缺陷，需要加以改进。
技术实现思路
1、本发明目的在于克服上述不足，提供一种直流微电网光伏控制器的无缝切换控制方法，以解决上述问题。
2、为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种直流微电网光伏控制器的无缝切换控制方法，基于带光伏控制器和mppt控制器的光伏发电单元、储能单元和直流母线组成的直流微电网，其中光伏发电单元和储能单元分别通过升压dc/dc变换器和双向dc/dc变换器连接直流母线，直流母线上连接本地负载和双向dc/ac变换器，双向dc/ac变换器另一端通过隔离变压器连接大电网；包括以下步骤：
3、步骤一，建立包括光伏控制器、mppt控制器、储能单元和本地负载的直流微电网仿真模型，在本地负载变化条件下根据太阳辐照变化对直流微电网的最大功率点进行跟踪；
4、定义直流母线的充放电功率pc为：pc＝ppv+pb-pload，其中ppv为光伏发电单元输出功率，pb为储能单元输出功率，pload为本地负载消耗功率；
5、直流母线电压udc和直流微电网中直流母线上的等效电容c表示如下：
6、
7、步骤二，根据直流母线电压波动规律对不同的升压dc/dc变换器、双向dc/dc变换器和双向dc/ac变换器进行协调控制；
8、步骤三，基于光伏输出功率大小进行模式判断，对光伏控制器采用mppt控制或/和cvc控制；
9、步骤四，基于光伏p-u特性曲线“负区”工作状态，通过mppt控制和偏移控制的同时进行，实现光伏控制器工作模式的无缝切换，保持直流微电网的稳定；其中偏移控制是在光伏控制器从mppt控制模式切换到cvc控制模式的过程中通过移动mpp电压来完成。
10、进一步，在mppt控制模式下，mppt控制器获取光伏发电单元的输出电压upv和电流值ipv，在mppt控制模式下由mppt控制算法产生参考电压，然后通过mppt控制算法计算光伏最大功率点电压ump，并与光伏输出电压upv进行比较，将差值送入pi控制器产生相应的pwm信号，然后驱动升压dc/dc变换器。
11、进一步，在cvc控制模式下，母线电压的设定值uref与母线电压的实际值udc比较，其差值送入piⅰ控制器得到电压偏移信号再经过piⅱ控制器得到相应的pwm信号驱动dc/dc变换器控制光伏的输出功率。当udc＞uref时，piⅰ控制器会产生一个偏置信号dp/duref，对应的产生一个偏移电压量ushift，它将作用于upv使光伏输出电压偏离最大功率点。cvc控制模式下，升压dc/dc变换器3的偏移信号dp/du与测量得到的dp/du的值比较，经过piⅱ控制器得到相应的pwm信号，从而增加光伏电压并减少输出功率。
12、进一步，用dc/dc变换器输出电压的最高值u0减去输出电流id与下垂增益r之积的差值，经过一个下限限幅器，下限限幅器的下限设定值即考虑下垂的模式切换电压值；从下限限幅器输出的的值为该策略下的母线电压参考值，将与电压实际值udc比较，若经过piⅰ控制器，其值大于零，通过负限幅器后钳制为零，dc/dc变换器运行在mppt模式；若则偏移信号dp/duref为负，光伏电压增加，从而达到限制光伏功率输出的目的。
13、本发明的有益效果是：本发明控制方法以光伏发电单元的输出电压作为内环的控制变量，通过移动最大功率点电压来切换工作模式，当发生控制模式切换时只有dp/du的参考值，即光伏功率的变化值与光伏电压的变化值之比在最大光伏功率点附近略有调整，从而保证了光伏控制器在两种控制模式之间的无缝切换，因模式切换过程中dp/du发生很小的给定变化，这在一定程度上保证了控制模式切换的瞬态性能，与传统的光伏切换方法相比，本发明控制方法在控制模式切换过程中振荡幅度更小，调整时间更短。
1.一种直流微电网光伏控制器的无缝切换控制方法，基于带光伏控制器和mppt控制器的光伏发电单元(1)、储能单元(2)和直流母线组成的直流微电网，其中光伏发电单元(1)和储能单元(2)分别通过升压dc/dc变换器(3)和双向dc/dc变换器(4)连接直流母线，直流母线上连接本地负载和双向dc/ac变换器(5)，双向dc/ac变换器(5)通过隔离变压器(6)连接大电网；其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种直流微电网光伏控制器的无缝切换控制方法，其特征在于，选择mppt控制时，mppt控制器获取光伏发电单元(1)的输出电压upv和电流值ipv，在mppt控制模式下由mppt控制算法产生参考电压，然后通过mppt控制算法计算光伏最大功率点电压ump，并与光伏输出电压upv进行比较，将差值送入pi控制器产生相应的pwm信号，然后驱动升压dc/dc变换器(3)。
3.根据权利要求1所述的一种直流微电网光伏控制器的无缝切换控制方法，其特征在于，选择cvc控制时，将母线电压的设定值uref与母线电压的实际值udc比较，其差值送入piⅰ控制器得到电压偏移信号再经过piⅱ控制器得到相应的pwm信号驱动dc/dc变换器(3)控制光伏的输出功率，当udc＞uref时，piⅰ控制器会产生一个偏置信号dp/duref，对应的产生一个偏移电压量ushift，作用于光伏发电单元(1)的输出电压upv使光伏输出电压偏离最大功率点。
4.根据权利要求1所述的一种直流微电网光伏控制器的无缝切换控制方法，其特征在于，用dc/dc变换器(3)输出电压的最高值u0减去输出电流id与下垂增益r之积的差值，经过一个下限限幅器，下限限幅器的下限设定值即考虑下垂的模式切换电压值；从下限限幅器输出的的值为该策略下的母线电压参考值，将与电压实际值udc比较，若经过piⅰ控制器，其值大于零，通过负限幅器后钳制为零，dc/dc变换器(3)运行在mppt模式；若则偏移信号du/duref为负，光伏电压增加，从而达到限制光伏功率输出的目的。
