[發明專利]一種模塊化多電平光伏并網系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201410362336.2
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104167760A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 榮飛;劉誠;唐慶;朱斌;徐業事
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;G05F1/67
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

1.一種模塊化多電平光伏并網系統，其特征在于：采用三相六橋臂拓撲結構，每相包括上、下兩個橋臂，每個橋臂由1個半橋模塊SM、N個組件模塊PM和1個電感L串接而成，上、下橋臂連接點引出相線；三條相線接入公共電網；所述的N個組件模塊PM為PM₁～PM_N；

SM由兩個IGBT管T1～T2、兩個二極管D1～D2和一個電容C構成；其中，IGBT管T1的發射極與IGBT管T2的集電極相連并構成SM的正端，IGBT管T1的集電極與電容C的正極相連，IGBT管T2的發射極與電容的負極相連并構成SM的負端；D1與T1反向并聯，D2與T2反向并聯；IGBT管T1～T2的門極均接收外部設備提供的開關信號；

PM由兩個IGBT管T3～T4、兩個二極管D3～D4和一個電容C構成；其中，IGBT管T3的發射極與IGBT管T4的集電極相連并構成PM的正端，IGBT管T3的集電極與電容C的正極相連，IGBT管T4的發射極與電容的負極相連并構成PM的負端；D3與T3反向并聯，D4與T4反向并聯；IGBT管T3～T4的門極均接收外部設備提供的開關信號；在電容C的兩端并聯一個光伏組件PV；其中PV的正極與電容C的正極相連，PV的負極與電容C的負極相連；

每相上橋臂的SM、PM₁～PM_N、L依次串聯，即SM的正端與直流側正極相連，SM的負端與PM₁正端相連，處于中間的PM_n的正端與PM_n-1的負端相連，PM_n的負端與PM_n+1的正端相連，n＝2，3，…，N-1，PM_N負端與L一端相連，L另一端引出相線；下橋臂L、PM₁～PM_N、SM依次串聯，即L一端引出相線，L另一端與PM₁正端相連，處于中間的PM_n的正端與PM_n-1的負端相連，PM_n的負端與PM_n+1的正端相連，n＝2，3，…，N-1，PM_N負端與SM的正端相連，SM的負端與直流側負極相連；

所述N由光伏并網系統容量決定，其中P_total為傳輸的總功率，P_pv為每個光伏組件的功率。

2.根據權利要求1所述的模塊化多電平光伏并網系統，其特征在于：N＝2。

3.一種模塊化多電平光伏并網系統控制方法，其特征在于：包括(1)組件模塊PM控制方法和(2)冗余半橋模塊SM控制方法；

(1)組件模塊PM控制方法為：

每一相上橋臂中的每個組件模塊PM的調制波表達式為：每一相下橋臂中的每個組件模塊PM的調制波表達式為

其中U_refA為最大功率跟蹤控制環節得到的電壓的控制分量，U_refB為穩壓控制環節得到的穩壓控制的參考量，為并網控制環節中下橋臂的電壓參考值，為并網控制環節中下橋臂的電壓參考值；

將得到的U_pjn作為每一相上橋臂中的每個組件模塊PM中IGBT管T1～T2的門極信號的調制波；將得到的U_njn作為每一相下橋臂中的每個組件模塊PM中IGBT管的門極信號的調制波；

(2)冗余半橋模塊SM控制方法為：

計算△U_SM＝U_DCref-∑U_PVC，其中△U_SM為冗余模塊的電壓基準值，U_DCref為直流側電壓設定值，∑U_PVC為該橋臂所有的組件模塊的輸出電壓之和；△U_SM經過第二比例調節器后，與橋臂電流I_Pj經符號修正后的結果相乘，得到該相冗余半橋模塊的電壓調制波U_SMref；

將得到的U_SMref作為冗余半橋模塊SM中IGBT管的門極信號的調制波。