[發(fā)明專利]一種級(jí)聯(lián)H橋光伏并網(wǎng)逆變器的功率不平衡控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011472557.7
• 申請(qǐng)日: 2020-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN112583047B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙濤;陳道煉;馮之健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/26;H02J3/18;H02J3/01;H02M7/5387
• 代理公司: 合肥和瑞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發(fā)明公開了一種級(jí)聯(lián)H橋光伏并網(wǎng)逆變器的功率不平衡控制方法，屬于光伏發(fā)電領(lǐng)域，目的是為了解決單相級(jí)聯(lián)H橋光伏并網(wǎng)逆變器模塊間傳輸功率嚴(yán)重功率不平衡導(dǎo)致系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行這一問題。步驟包括對(duì)所有H橋變換器的直流母線電容電壓進(jìn)行控制，使調(diào)制度不大于4/π的H橋變換器對(duì)應(yīng)的光伏組件工作于最大功率點(diǎn)，調(diào)制度大于4/π的H橋?qū)?yīng)的光伏組件的輸出功率等于H橋?qū)嶋H能夠傳輸?shù)淖畲蠊β剩粚?duì)電網(wǎng)電流進(jìn)行無靜差控制；根據(jù)系統(tǒng)工作模式的不同，采用不同的調(diào)制波計(jì)算計(jì)算出所有H橋的調(diào)制波。相比于現(xiàn)有技術(shù)，當(dāng)某些H橋變換器的調(diào)制度大于4/π時(shí)系統(tǒng)依然能夠正常運(yùn)行，大幅度提高了單相級(jí)聯(lián)H橋光伏并網(wǎng)逆變器應(yīng)對(duì)功率不平衡的能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電氣工程領(lǐng)域的光伏發(fā)電技術(shù)，具體涉及一種級(jí)聯(lián)H橋光伏并網(wǎng)逆變器的功率不平衡控制方法。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)逆變器相比，單相級(jí)聯(lián)H橋多電平逆變器具有電網(wǎng)電流諧波含量低、開關(guān)頻率低、濾波器體積小且易于模塊化等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了眾多學(xué)者的關(guān)注。此外，單相級(jí)聯(lián)H橋多電平逆變器的每個(gè)H橋單元的直流側(cè)可由一塊光伏電池獨(dú)立供電，使其獨(dú)立的最大功率點(diǎn)追蹤(MPPT-Maximum?Power?Point?Tracking)控制成為可能。根據(jù)電網(wǎng)電壓以及系統(tǒng)功率等級(jí)的不同，單相級(jí)聯(lián)H橋光伏并網(wǎng)逆變器所需的H橋及其前級(jí)的光伏組件的數(shù)量一般為幾個(gè)甚至幾十個(gè)。當(dāng)這些光伏組件放置在屋頂時(shí)，受不同的擺放位置、不同的光照強(qiáng)度、不同的表面灰塵累積、部分遮擋甚至組件不同的老化程度等因素的影響，光伏組件之間的輸出功率可能會(huì)不平衡。由于流過每個(gè)H橋的電流相等(均為電網(wǎng)電流)而傳輸?shù)墓β视兴町悾瑫?huì)使輸出功率較大的光伏組件對(duì)應(yīng)的H橋過調(diào)制，導(dǎo)致電網(wǎng)電流性能變差甚至系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。

目前，如何使單相CHB光伏并網(wǎng)逆變器在功率不平衡條件下正常運(yùn)行已經(jīng)成為單相CHB光伏并網(wǎng)逆變器的研究熱點(diǎn)。文獻(xiàn)“毛旺，張興，王付勝，楊國志.一種改進(jìn)型級(jí)聯(lián)H橋光伏逆變器混合調(diào)制策略.電力電子技術(shù)，2018，52(8)：94-97.”(《電力電子技術(shù)》2018年第52卷第8期第94-97頁)提出一種混合調(diào)制策略，采用低頻方波調(diào)制和高頻正弦波脈沖寬度調(diào)制波相結(jié)合的方式，可以將H橋變換器的線性調(diào)制范圍擴(kuò)大至4/π，進(jìn)而避免了H橋變換器在某些功率不平衡條件下出現(xiàn)過調(diào)制。但是，該方法會(huì)造成H橋變換器直流母線電容電壓波動(dòng)較大，從而降低系統(tǒng)發(fā)電量。

文獻(xiàn)“L.Liming，L.Hui，X.Yaosuo?and?L.Wenxin，Reactive?power?compensationand?optimization?strategy?for?grid-interactive?cascaded?photovoltaicsystems.IEEE?Trans.Power?Electron.，vol.30，no.1，pp.188-202，Jan.2015.”(L.Liming，L.Hui，X.Yaosuo?and?L.Wenxin，級(jí)聯(lián)型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的無功功率補(bǔ)償及其優(yōu)化策略，IEEE電力電子雜志，2015年1月第30卷1期，第188頁到202頁)通過補(bǔ)償一定的無功功率，當(dāng)各個(gè)H橋模塊的輸出功率嚴(yán)重不平衡時(shí)依然能夠保證所有H橋都不會(huì)過調(diào)制。然而，該方法會(huì)降低逆變器的功率因數(shù)。

文獻(xiàn)“Y.Ko，M.Andresen，G.Buticchi，and?M.Liserre，Power?Routing?forcascaded?H-bridge?converters.IEEE?Trans.Power?Electron.，vol.32，no.12，pp.9435-9446，Dec.2017.”(Y.Ko，M.Andresen，G.Buticchi，and?M.Liserre，級(jí)聯(lián)H橋變換器的功率路徑，IEEE電力電子雜志，2017年12月第32卷12期，第9435頁到9446頁)提出一種三次諧波補(bǔ)償控制策略，可以把H橋變換器的調(diào)制度擴(kuò)大至1.155，在一定范圍內(nèi)避免H橋變換器過調(diào)制。同時(shí)，該方法還能保證系統(tǒng)在單位功率因數(shù)下運(yùn)行且直流側(cè)電容電壓波動(dòng)較小。相比于混合調(diào)制策略和無功功率補(bǔ)償方案，三次諧波補(bǔ)償策略的綜合性能較優(yōu)。然而，當(dāng)系統(tǒng)不平衡程度較重時(shí)，部分H橋變換器的調(diào)制度可能會(huì)大于1.155，即便補(bǔ)償三次諧波，依然不能避免某些H橋變換器過調(diào)制。