[發明專利]一種適用于帶儲能的混合級聯光伏系統的協同調制方法

有效

• 申請號: 201710278583.8
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107154640B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 熊蘭;楊雯
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/28;H02M1/12;H02M7/48
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武

本發明公開了一種適用于帶儲能的混合級聯光伏系統的協同調制方法，所述帶儲能的混合級聯光伏系統由儲能單元和普通光伏單元組成，其特征在于，對儲能單元和普通光伏單元分別采用不同的協同調制方法：對儲能單元采用特定諧波消去調制方法，對普通光伏單元采用載波移相的脈沖寬度調制方法，并用普通光伏單元的輸出電壓補償儲能單元輸出電壓波形中的低頻諧波，從而實現整個光伏系統的協同調制。本發明所提出的方法，可以解決兩種不同單元的直流側電壓不同、輸出電壓幅值和相位不同的情況下的級聯型逆變器輸出調制問題，能實現在寬調制比范圍內消除低頻諧波，計算簡單，既適用于單相系統也適用于三相系統。

技術領域

本發明屬于混合級聯光伏系統調制技術領域，具體涉及一種適用于帶儲能的混合級聯光伏系統的協同調制方法，適用于分布式或集中式光伏并網系統中，帶有一級級聯的儲能單元的單相或多相的H橋級聯型光伏逆變器。

背景技術

級聯多電平逆變器可以通過較小的直流電壓和較低的開關頻率實現較大的輸出電壓，在光伏并網系統中的應用十分廣泛，常規的H橋級聯型光伏逆變器系統，各單元結構功能相同，因此采用統一的載波移相脈沖寬度調制方法可以得到滿足并網發電要求的輸出電壓波形。載波移相脈沖寬度調制方法的做法是每個單元都通過調制波與三角載波的比較得到H橋的開關控制信號(即SPWM調制)，但是各單元的三角載波之間有均等的相位差。載波移相脈沖寬度調制方法的特點是，通過三角載波的均勻移相可以將逆變器的等效開關頻率提高到2N倍(N為單元數量)，消除等效開關頻率以下的低頻諧波，但是其前提是所有單元的調制波相同，且直流側電壓相等，否則會出現低頻諧波。

但由于光伏電池受到光照強度、溫度等的影響而波動很大，會產生較大幅度的功率波動，造成并網運行的不穩定，因此抑制光伏系統的功率波動十分重要。通過在光伏逆變器系統結構中加入一級儲能單元，可以在光伏電池發電量有剩余時，將多余電量儲存，并在發電功率不足時，向電網輸送電能，實現平抑發電功率波動的功能。但由此會出現兩種單元的輸出調制波不同的情況。因為兩種單元是在交流側串聯的，因而具有相同的電流，但是普通光伏單元只發出有功功率，而儲能單元可能會吸收或發出無功功率，以及因儲能元件充放電而使儲能單元吸收或發出有功功率，從而導致兩種單元的輸出電壓在幅值和相位上都產生差異。總之，兩種單元的調制波不相同。

另外，儲能單元與光伏電池單元的直流側電壓通常不相等。因此，這種結構下，對儲能單元和普通光伏單元采用統一的載波移相脈沖寬度調制方法得到的輸出電壓，其低頻諧波含量較大，不能很好地滿足并網的電壓波形質量要求。鑒于帶儲能的混合級聯光伏系統結構的特殊性，傳統的調制方法無法滿足輸出電壓波形質量的要求，因此，需要一種更好的調制方法來達到消除輸出電壓低頻諧波的目的。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種適用于帶儲能的混合級聯光伏系統的協同調制方法，針對帶儲能單元的混合級聯型光伏逆變器結構，解決不同單元間輸出電壓幅值和相位不同時造成諧波含量升高的問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種適用于帶儲能的混合級聯光伏系統的協同調制方法，所述帶儲能的混合級聯光伏系統由儲能單元和普通光伏單元組成，其特征在于，對儲能單元和普通光伏單元分別采用不同的協同調制方法：對儲能單元采用特定諧波消去調制方法，對普通光伏單元采用載波移相的脈沖寬度調制方法，并用普通光伏單元的輸出電壓補償儲能單元輸出電壓波形中的低頻諧波，從而實現整個光伏系統的協同調制。

進一步地，所述方法包括如下步驟：

步驟1，根據控制器給出的輸出電壓指令確定儲能單元的調制比m₁和開關角的數量；

步驟2，通過特定諧波消去調制方法計算得出滿足約束條件的具體開關角度值，形成儲能單元的輸出逆變橋開關控制信號；