[发明专利]级联直流变直流汇集并网拓扑及移相控制方法

说明书

本发明公开一种级联直流变直流汇集并网拓扑及移相控制方法。光伏阵列的输出侧与DC/DC变换器连接，DC/DC变换器的输出侧并联稳压电容C1；第一二极管D1负极端连接级联DC/DC的输出侧上端，第一二极管D1正极端连接IGBT的集电极；IGBT与所述第二二极管D2并联，IGBT集电极连接第二二极管D2负极，IGBT发射极连接第二二极管D2正极；第一级联单元中的DC/DC输出侧上端串联LC滤波器的电感Lf，电容Cf上端连接滤波器电感Lf的输出端，电容Cf下端连接第n个级联单元中的DC/DC输出侧的下端。本发明能够在实现后级电容均压的基础上减少了并网电流的纹波，保障传输线路上的电压稳定。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种级联直流变直流汇集并网拓扑及移相控制方法。

背景技术

当电站容量较大且规模化后，本地负荷并不能完全消纳，此时光伏电站发出的电能需要经过输电线路进行外送。考虑到我国目前的电网结构，交流输电线路网架建设较为完备，直流输电线路因其较交流线路具有输送容量大、损耗低等优点，其建设规模得到大力发展，尤其是伴随着数量越来越多的大规模陆上及海上风力发电场的建设，直流输电线路网络在逐步丰富完善。分布式电源与电力电子设备渗透率不断增加，传统的交流配电网在供电效率、电能质量以及输送容量等方面存在的问题日益凸显。而直流配电网凭借运行成本低、控制灵活、新能源利用率高等优点，将在未来电网中发挥重要作用。

因为光伏发电存在功率密度小、出口电压低、随机波动大的固有特征，需经过汇集系统的升压汇聚方可达到并网条件。传统光伏电站采取交流升压汇集技术，即光伏阵列输出经过最大功率点跟踪(MPPT)控制与光伏逆变器后得到稳定的低压三相交流电，再通过母线汇聚后由升压变压器接入配电网。该方案应用于大型光伏发电基地主要存在两大缺点：①弱同步支撑下多逆变器并联不稳定性问题突出，电压越限与宽频域振荡频发；②站内与站间交流汇集线路损耗大，系统整体效率偏低。所以采用直流升压汇集技术是解决上述问题的有效途径，已经得到业界广泛重视。

多个光伏发电单元经串联连接以提高支路总的输出电压，从而达到高压直流电网的电压等级要求，再经换流站逆变后接入交流电网。隔离型DC/DC变换器既能实现高升压比又能实现电气隔离，因此被广泛应用于分布式发电、可再生能源发电等领域。相对于每个发电单元独立接入直流电网，采用模块化级联形式系统的能量传输效率会更高，而且由于各DC/DC模块串联接入直流电网，因此每个DC/DC模块的升压比不会太大，变压器的变比较小(通常为3～4)，从而减小了系统的造价。其中，每个单元可以通过控制DC/DC变换器的占空比来改变光伏阵列的工作点，各个单元之间不会互相影响。

针对独立输入串联输出的模块化级联DC/DC系统，当输入侧光照不均衡时，也即DC/DC输入侧输入功率不同时，假设隔离型DC/DC变换器传输效率相同，由于输出侧串联，输出侧电流相同，输入功率的不同会导致输出侧的均压问题，为此,有学者在原有的DC/DC拓扑基础上增加一个后级均压单元，由一个二极管和IGBT组成。只要调节后级IGBT的占空比，就可以调节电容的充放电时间，从而控制光伏模块向直流电网传输的能量，以此达到均压的效果。但是与此同时，由于后级单元的引入，级联输出侧电压呈现大跨度、多电平的现象，进而导致并网电流的纹波较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种级联直流变直流汇集并网拓扑及移相控制方法，在级联DC/DC拓扑增加后级单元的基础上，增设LC滤波器，在实现后级电容均压的基础上减少了并网电流的纹波，保障传输线路上的电压稳定。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：