[发明专利]一种级联型光伏并网逆变器及其控制方法

权利要求书

1.一种级联型光伏并网逆变器，其特征在于，包括光伏阵列和若干个级联的单元体；所述光伏阵列包括若干个光伏单元，每个光伏单元均与一个单元体的输入侧连接；每个单元体均是一个单级式单相光伏并网逆变器。

2.根据权利要求1所述的级联型光伏并网逆变器，其特征在于，所述单级式单相光伏并网逆变器包括直流母线电容和H桥逆变电路；直流母线电容并联在单级式单相光伏并网逆变器的输入端；H桥逆变电路与直流母线电容并联。

3.根据权利要求1所述的级联型光伏并网逆变器，其特征在于，所述单级式单相光伏并网逆变器还包括并联在H桥逆变电路输出端的旁路开关。

4.根据权利要求1所述的级联型光伏并网逆变器，其特征在于，所述的每个光伏单元均由若干个相同的光伏电池板先串联成若干电池串，再将若干电池串并联而成。

5.一种如权利要求3所述级联型光伏并网逆变器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：启动时，控制各个光伏单元工作在同一个电压；检测各个光伏单元的端电压U_PVk和输出电流I_PVk，k＝a₁，……，a_n；b₁，……，b_n；c₁，……，c_n，求出所有光伏单元的输出总功率P_PV总及端电压平均值对光伏单元进行最大功率跟踪控制，求出光伏单元最大功率点电压U_mmp；

步骤2：检测电网相电压u_a、u_b和u_c，采用锁相环技术求出电网电压矢量的相位θ；检测级联型光伏并网逆变器输出的相电流i_a、i_b和i_c，然后，在与电网电压矢量同步旋转的d-q坐标系下，进行abc-dq变换，通过d轴电流调节并网有功功率，通过q轴电流调节并网功率因数；

步骤3：采用双闭环控制：即外环PI1控制各光伏单元的端电压U_PVk，内环控制逆变器的输出电流i_a、i_b和i_c；通过调节并网电流有功分量i_d，使光伏单元工作在最大功率点电压U_mmp；通过闭环PI2对并网电流的有功分量i_d进行闭环控制，闭环PI2的输出为为了实现单位功率因数并网，设电流无功分量参考值通过闭环PI3，对并网电流无功分量i_q进行闭环控制，闭环PI3的输出为

步骤4：由于各光伏单元的输出功率不可能完全一致，为此，对各光伏单元的端电压分别进行补偿闭环控制，即：将U_PVk和比较，然后把比较误差送入闭环PI4，闭环PI4的输出值作为每级单元体输出电压d轴补偿量并设q轴补偿量再结合步骤3得到的和求出各单元体输出电压的d轴分量参考值及q轴分量参考值

步骤5：对各单元体输出电压的d轴分量参考值及q轴分量参考值进行dq-abc变换，得到各单元体输出电压参考值采用载波移相SPWM调制方法，得到各单元体H桥逆变电路的PWM开关信号，即：对于同一相串联的单元体，每个单元分别采用k＝a₁，……，a_n；b₁，……，b_n；c₁，……，c_n，作为调制波，用n个三角波分别进行调制，各三角载波具有相同的频率和幅值，但相位依次相差固定的角度，从而使每个单元输出的SPWM脉冲错开一定的角度，等效开关频率大大增加，结果叠加后逆变器最终输出的波形是一个多电平的阶梯波；

步骤6：当某一相的某个单元体或与其连接的光伏单元出现故障时，通过旁路开关旁路该单元体及其他两相同级单元体，直到故障解除；当某个单元体被旁路后，通过提高调制比，提高其余单元体输出电压，使级联型光伏并网逆变器输出正常的电压等级。