[发明专利]非隔离型模块化三电平并联逆变器、控制方法及系统

说明书

本发明公开了非隔离型模块化三电平并联逆变器、控制方法及系统，实现了共模谐振电流、环流和漏电流的抑制。其中，一种非隔离型模块化三电平并联逆变器，主电路为I字型三电平逆变器模块化并联，滤波器为改进型LCL滤波器，改进型LCL滤波器改变了共模回路结构，实现高频环流、漏电流的抑制。为了抑制改进型LCL滤波器引起的共模谐振，本发明在共模回路中增加有源控制器实现共模谐振电流的抑制。同时本发明还实现了低频环流抑制、直流侧中点电压的平衡控制和差模回路的电流跟踪与谐振抑制。

技术领域

本发明属于电力电子控制领域，涉及一种非隔离型模块化三电平并联逆变器、控制方法及系统。

背景技术

为了解决能源危机和环境污染问题，新能源发电得到了越来越广泛的关注。新能源发电中光伏发电具有低碳环保、成本低的优势成为未来世界的只要能源之一，得到了大力发展。随着光伏发电功率等级的增加，I字型三电平逆变器模块化并联系统通过提供高质量的大电流被广泛使用。但是，逆变器模块化并联会引起环流。同时，在非隔离光伏系统中，由于寄生电容的存在，不可避免产生漏电流。环流和漏电流增加系统损耗、引起并网电流畸变、增加电磁干扰甚至给设备及操作人员的带来巨大的安全隐患。

通过分析发现环流包括高频分量和低频分量，漏电流只含有是高频分量。针对环流中的高频分量的控制方法，通常采用改变载波的方法实现。这种方法需要并联系统级间的实时通信，计算量大，且受通信速度及通信系统稳定性的限制。针对漏电流的抑制问题，通常采用改变调制和改变拓扑的方法实现。这两种方法的本质都是通过改变共模电压实现漏电流的抑制。改变调制的方法通过去除共模电压大的矢量抑制共模电压的幅值，进而实现漏电流的抑制。但是该方法会引起输出波形总谐波畸变率(THD)增加，破坏系统性能。改变拓扑的方法通过增加辅助开关器件或者辅助二极管改变共模回路的结构实现共模电压的抑制。但是辅助器件的使用会增加系统的损耗和体积，降低系统的效率。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种非隔离型三电平并联逆变器，其中的改进型LCL滤波器通过改变共模回路的结构，改变了模块化三电平并联逆变器的环流回路。

本发明的一种非隔离型三电平并联逆变器，包括主电路和LCL滤波器滤波器，其特征在于，所述主电路为I字型三电平逆变器模块化并联电路；非隔离型三电平并联逆变器共交直流母线的并联，且各模块的直流侧中点连接在一起；

所述LCL滤波器的电容中性点与直流侧中点连接在一起，形成改进型LCL滤波器；改进型LCL滤波器改变了共模回路结构，实现了高频环流和漏电流的抑制。

本发明为减小漏电流和环流的高频分量，采用改进型LCL滤波器。与传统的LCL滤波器相比，改进型LCL滤波器的滤波电容的中点与直侧电容中点通过一根导线相连。

基于传统的LCL滤波器的环流回路为一阶系统，而基于改进型LCL滤波器的环流回路是一个三阶系统。与传统的LCL滤波器相比，改进型LCL滤波器对环流的高频分量抑制能力更优。同样地，与传统LCL滤波器相比，改进型LCL滤波器对漏电流抑制能力更强。

由于改进型LCL滤波器改变了共模回路的结构，共模电压在共模回路上激起共模电流谐振。共模电流谐振增加漏电流和环流，破坏模块化并联系统输出波形质量和系统效率。

改进型LCL滤波器通过改变共模回路的结构，有效地抑制了环流的高频分量和漏电流。这种方法在几乎不增加成本和不改变控制及调制的前提下，实现漏电流和环流高频分量的有效抑制。

本发明的第二目的是提供一种非隔离型三电平并联逆变器的控制方法。

本发明的一种非隔离型三电平并联逆变器的控制方法，只控制第一台非隔离型三电平逆变器模块的直流侧中点电压，非隔离型三电平并联逆变器中其他非隔离型三电平逆变器模块的其余控制部分与第一台非隔离型三电平逆变器模块相同。