[发明专利]扩大三相级联型光伏并网逆变器运行范围的控制方法

说明书

本发明公开了一种扩大三相级联型光伏并网逆变器运行范围的控制方法，目的是为了解决三相级联型光伏并网逆变器直流侧光伏电池板输入功率不平衡造成并网电流畸变，系统无法稳定运行的问题。步骤包括：(1)总直流侧电压控制，用来实现H桥单元总直流侧电压跟踪其总最大功率点电压并得到系统有功电流指令值；(2)网侧电流控制，能够实现有功电流和无功电流的独立控制，同时产生三相逆变器调制波信号；(3)相间功率平衡控制，通过相间电压调节器使每相总电压的实际值跟踪其指令电压,得到每相总电压的调节因子以此修正三相逆变器调制波信号，并根据修正后的调制波信号分配H桥单元输出模式，从而实现相间功率平衡控制。

技术领域

本发明涉及一种扩大三相级联型光伏并网逆变器运行范围的控制方法，属于级联型光伏并网逆变器控制技术领域。

背景技术

光伏并网发电由于其提供清洁能源，且环境友好而备受关注。面对如何提高光伏系统效率、降低发电成本等问题，级联型多电平逆变器由于其模块化易拓展、系统效率高、并网电流总谐波失真(THD)小等优势而成为研究的热点。此外，级联型多电平逆变器每个功率单元需要独立的直流电源，正好符合光伏组件发电的特点，使得单个光伏组件的MPPT控制成为可能，进一步提高系统的发电效率。因此，级联型多电平逆变器在光伏发电并网应用中有独特的优势。

虽然三相级联型光伏并网逆变器的各级功率单元可通过独立的MPPT控制提高光伏发电的效率，但受光照、温度以及光伏组件老化程度等外界因素影响，各光伏组件输入至逆变器的功率不同，导致三相相间功率不平衡，从而造成并网电流畸变，甚至导致系统不稳定。因此，扩大三相级联型光伏并网逆变器运行范围具有突出的工程意义。

为此，国内外学者们在扩大三相级联型光伏并网逆变器运行范围方面做了很多的研究。如2012年IEEE文献“Control and modulation scheme for a cascaded H-Bridgemulti-level converter in large scale photovoltaic systems”Townsend C D,Summers T J,Betz R E，《IEEE Energy Conversion Congress and Exposition》，2012，pp.3707-3714(“应用于大规模光伏系统的级联H桥多电平变换器控制和调制方法”，《IEEE能源转换大会暨博览会》，2012年3707-3714页)的文章提出了一种基波零序注入的控制方法，但该方法只能在线性调制区内实现系统的稳定运行，运行范围较小。

如2013年IEEE文献“Modular Multilevel Converter for Large-scaleMultistring Photovoltaic Energy Conversion System”Rivera S,Wu B,and Lizana R，《IEEE Energy Conversion Congress and Exposition》，2013，pp.1941-1946(“应用于大规模多串光伏能量转换系统的模块化多电平变换器”，《IEEE能源转换大会暨博览会》，2013年1941-1946页)提出了一种基于加权最大最小值零序注入的方法，通过实际的发电功率来修正最后的调制波，扩大了系统的运行范围，但该方法物理意义不清晰，且不能注入精确的基波零序分量，系统动态性能较差。