[發(fā)明專利]具有兩個直流鏈的三電平逆變器及其控制裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310071251.4
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103715924A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樸容淳;薛承基;林春浩;李成勛;李基成
• 申請（專利權(quán)）人: LG優(yōu)普樂株式會社;（財團(tuán)法人）基礎(chǔ)電力研究院
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;G05F1/67
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;劉久亮

本申請要求于2012年10月9日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的申請?zhí)枮?0-2012-0111919的韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用整體地結(jié)合于本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及控制三電平光伏逆變器的裝置和方法，更具體地，涉及被配置為獨(dú)立地控制兩個DC鏈電壓的三電平光伏逆變器以及控制該三電平光伏逆變器的裝置和方法。

背景技術(shù)

由于因礦物燃料的枯竭而日益嚴(yán)重的能源問題，用于新的可再生能源的發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)加快，其中，光伏發(fā)電系統(tǒng)尤為突出。

光伏發(fā)電系統(tǒng)包括多個光伏模塊、逆變器和控制器。

逆變器根據(jù)控制器的控制將多個光伏模塊中產(chǎn)生的直流（DC）電力轉(zhuǎn)換成交流（AC）電力，并提供給負(fù)載。使用多個光伏模塊的原因在于一個太陽能電池的輸出電壓非常小。

就是說，光伏模塊（即，PV模塊）是根據(jù)情況需要通過串聯(lián)連接幾十個太陽能電池或串聯(lián)連接幾百個太陽能電池生成一個模塊并將此模塊裝配在一個面板上來進(jìn)行配置的。由于使用一個PV模塊不能獲得必需的電壓和功率，所以串聯(lián)或并聯(lián)連接多個PV模塊。

如圖1所示，由PV模塊輸出的功率相對于電壓是非線性的。因此，通過控制來從PV模塊提供最大功率是重要的。這樣，用于跟蹤PV模塊的最大功率點(diǎn)的控制被稱為最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制。

PV模塊的輸出功率根據(jù)太陽光的強(qiáng)度而變化。根據(jù)天氣條件，陰影（shade）可能會發(fā)生于包括在一個光伏發(fā)電系統(tǒng)中的多個PV模塊的部分中。例如，云或其它障礙物的陰影可能僅產(chǎn)生在多個PV模塊的部分中。

同樣地，僅發(fā)生在多個PV模塊的部分中的陰影被稱為“局部陰影”。當(dāng)局部陰影發(fā)生時，PV模塊的電壓－功率特性發(fā)生改變。

圖2是發(fā)生局部陰影時，PV模塊的電壓－功率特征曲線圖。比較圖2與圖1，圖1中形成一個峰值，而圖2中有多個峰值。

通常，這樣的局部陰影頻繁發(fā)生。因此，需要用于控制在局部陰影的情況下所要提供的最大功率的方案。對于MPPT，所提出的傳統(tǒng)技術(shù)仍然不能表現(xiàn)令人滿意的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種即使在發(fā)生局部陰影時仍可以提供最大功率的光伏（PV）模塊的逆變器以及一種控制該逆變器的方法和裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于將多個光伏（PV）模塊內(nèi)生成的DC電力轉(zhuǎn)換成交流（AC）電力、具有兩個直流（DC）鏈的三電平逆變器，其中該兩個DC鏈中的第一DC鏈的一端連接至該多個PV模塊中的產(chǎn)生第一電位的第一電位點(diǎn)，該兩個DC鏈中的第二DC鏈的一端連接至該多個PV模塊中的產(chǎn)生低于該第一電位的第二電位的第二電位點(diǎn)，該第一DC鏈的另一端和該第二DC鏈的另一端都連接至該多個PV模塊中的產(chǎn)生具有第一電位和第二電位之間的中間電平的第三電位的第三電位點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于控制具有兩個DC鏈的三電平逆變器的裝置，該裝置包括：兩個最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）執(zhí)行單元，該MPPT執(zhí)行單元用于對該兩個DC鏈中的每一個獨(dú)立地執(zhí)行MPPT，以分別生成DC鏈電壓參考值；算術(shù)運(yùn)算單元，該算術(shù)運(yùn)算單元用于通過接收從該兩個MPPT執(zhí)行單元輸出的DC鏈電壓參考值，執(zhí)行每個DC鏈電壓參考值的和運(yùn)算以及差運(yùn)算；相電壓參考單元，該相電壓參考單元用于基于通過執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算單元的和運(yùn)算計算的值生成每個相電壓參考值；零序電壓參考單元，該零序電壓參考單元用于基于通過執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算單元的差運(yùn)算計算的值，生成零序電壓的參考值；以及柵極驅(qū)動單元，該柵極驅(qū)動單元用于生成最終參考值并使用該最終參考值向該三電平逆變器的開關(guān)元件的每個柵極施加信號，該最終參考值是通過將由該零序電壓參考單元計算的零序電壓的參考值與該相電壓參考單元的每個相電壓參考值相加而得到的。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于控制具有兩個DC鏈的三電平逆變器的方法，所述方法包括：（a）對該兩個DC鏈中的每一個獨(dú)立地執(zhí)行最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT），以分別生成DC鏈電壓參考值；（b）通過接收在（a）中生成的DC鏈電壓參考值，執(zhí)行各個DC鏈電壓參考值的和運(yùn)算以及差運(yùn)算；（c）基于通過執(zhí)行（b）中的和運(yùn)算計算的值，生成每個相電壓參考值；（d）基于通過執(zhí)行（b）中的差運(yùn)算計算的值，生成零序電壓的參考值；以及（e）生成最終參考值，并使用該最終參考值將信號施加到該三電平逆變器的開關(guān)元件的每個柵極，該最終參考值是通過將在（d）中計算的零序電壓的參考值與在（c）中計算的每個相電壓參考值相加而得到的。

附圖說明

通過參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見，其中：