[发明专利]具有两个直流链的三电平逆变器及其控制装置和方法

说明书

本申请要求于2012年10月9日在韩国知识产权局提交的申请号为10-2012-0111919的韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用整体地结合于本文中。

技术领域

本发明涉及控制三电平光伏逆变器的装置和方法，更具体地，涉及被配置为独立地控制两个DC链电压的三电平光伏逆变器以及控制该三电平光伏逆变器的装置和方法。

背景技术

由于因矿物燃料的枯竭而日益严重的能源问题，用于新的可再生能源的发电系统的开发加快，其中，光伏发电系统尤为突出。

光伏发电系统包括多个光伏模块、逆变器和控制器。

逆变器根据控制器的控制将多个光伏模块中产生的直流（DC）电力转换成交流（AC）电力，并提供给负载。使用多个光伏模块的原因在于一个太阳能电池的输出电压非常小。

就是说，光伏模块（即，PV模块）是根据情况需要通过串联连接几十个太阳能电池或串联连接几百个太阳能电池生成一个模块并将此模块装配在一个面板上来进行配置的。由于使用一个PV模块不能获得必需的电压和功率，所以串联或并联连接多个PV模块。

如图1所示，由PV模块输出的功率相对于电压是非线性的。因此，通过控制来从PV模块提供最大功率是重要的。这样，用于跟踪PV模块的最大功率点的控制被称为最大功率点跟踪（MPPT）控制。

PV模块的输出功率根据太阳光的强度而变化。根据天气条件，阴影（shade）可能会发生于包括在一个光伏发电系统中的多个PV模块的部分中。例如，云或其它障碍物的阴影可能仅产生在多个PV模块的部分中。

同样地，仅发生在多个PV模块的部分中的阴影被称为“局部阴影”。当局部阴影发生时，PV模块的电压－功率特性发生改变。

图2是发生局部阴影时，PV模块的电压－功率特征曲线图。比较图2与图1，图1中形成一个峰值，而图2中有多个峰值。

通常，这样的局部阴影频繁发生。因此，需要用于控制在局部阴影的情况下所要提供的最大功率的方案。对于MPPT，所提出的传统技术仍然不能表现令人满意的结果。

发明内容

本发明提供一种即使在发生局部阴影时仍可以提供最大功率的光伏（PV）模块的逆变器以及一种控制该逆变器的方法和装置。

根据本发明的一个方面，提供一种用于将多个光伏（PV）模块内生成的DC电力转换成交流（AC）电力、具有两个直流（DC）链的三电平逆变器，其中该两个DC链中的第一DC链的一端连接至该多个PV模块中的产生第一电位的第一电位点，该两个DC链中的第二DC链的一端连接至该多个PV模块中的产生低于该第一电位的第二电位的第二电位点，该第一DC链的另一端和该第二DC链的另一端都连接至该多个PV模块中的产生具有第一电位和第二电位之间的中间电平的第三电位的第三电位点。

根据本发明的另一方面，提供一种用于控制具有两个DC链的三电平逆变器的装置，该装置包括：两个最大功率点跟踪（MPPT）执行单元，该MPPT执行单元用于对该两个DC链中的每一个独立地执行MPPT，以分别生成DC链电压参考值；算术运算单元，该算术运算单元用于通过接收从该两个MPPT执行单元输出的DC链电压参考值，执行每个DC链电压参考值的和运算以及差运算；相电压参考单元，该相电压参考单元用于基于通过执行算术运算单元的和运算计算的值生成每个相电压参考值；零序电压参考单元，该零序电压参考单元用于基于通过执行算术运算单元的差运算计算的值，生成零序电压的参考值；以及栅极驱动单元，该栅极驱动单元用于生成最终参考值并使用该最终参考值向该三电平逆变器的开关元件的每个栅极施加信号，该最终参考值是通过将由该零序电压参考单元计算的零序电压的参考值与该相电压参考单元的每个相电压参考值相加而得到的。

根据本发明的另一方面，提供一种用于控制具有两个DC链的三电平逆变器的方法，所述方法包括：（a）对该两个DC链中的每一个独立地执行最大功率点跟踪（MPPT），以分别生成DC链电压参考值；（b）通过接收在（a）中生成的DC链电压参考值，执行各个DC链电压参考值的和运算以及差运算；（c）基于通过执行（b）中的和运算计算的值，生成每个相电压参考值；（d）基于通过执行（b）中的差运算计算的值，生成零序电压的参考值；以及（e）生成最终参考值，并使用该最终参考值将信号施加到该三电平逆变器的开关元件的每个栅极，该最终参考值是通过将在（d）中计算的零序电压的参考值与在（c）中计算的每个相电压参考值相加而得到的。

附图说明

通过参考附图详细描述本发明的示例性实施方式，本发明的上述及其它特征和优点将变得更加显而易见，其中：