一种模块化多电平光伏并网系统及其控制方法

摘要

本发明公开了一种模块化多电平光伏并网系统及其控制方法。采用三相六桥臂拓扑结构，每个桥臂由一个半桥模块SM、N个组件模块PM、一个电感L串联组成。SM由两个IGBT管T1～T2、两个二极管D1～D2和一个电容C构成；PM是在SM基础上在电容C两端并联一个光伏组件PV。其控制方法包括最大功率跟踪控制、冗余模块控制、稳压控制和并网控制。本发明能实现局部阴影下逆变器的可靠工作和光伏组件的最大功率跟踪，模块化多电平结构减少了电容应力和逆变输出谐波含量，无需直流变换电路，通过控制方法实现每个PV组件的最大功率跟踪，比起常规的阵列全局最大功率控制方法，提高了输出功率，减少了硬件投入。

主权项

一种模块化多电平光伏并网系统，其特征在于：采用三相六桥臂拓扑结构，每相包括上、下两个桥臂，每个桥臂由1个半桥模块SM、N个组件模块PM和1个电感L串接而成，上、下桥臂连接点引出相线；三条相线接入公共电网；所述的N个组件模块PM为PM₁～PM_N；SM由两个IGBT管T1～T2、两个二极管D1～D2和一个电容C构成；其中，IGBT管T1的发射极与IGBT管T2的集电极相连并构成SM的正端，IGBT管T1的集电极与电容C的正极相连，IGBT管T2的发射极与电容的负极相连并构成SM的负端；D1与T1反向并联，D2与T2反向并联；IGBT管T1～T2的门极均接收外部设备提供的开关信号；PM由两个IGBT管T3～T4、两个二极管D3～D4和一个电容C构成；其中，IGBT管T3的发射极与IGBT管T4的集电极相连并构成PM的正端，IGBT管T3的集电极与电容C的正极相连，IGBT管T4的发射极与电容的负极相连并构成PM的负端；D3与T3反向并联，D4与T4反向并联；IGBT管T3～T4的门极均接收外部设备提供的开关信号；在电容C的两端并联一个光伏组件PV；其中PV的正极与电容C的正极相连，PV的负极与电容C的负极相连；每相上桥臂的SM、PM₁～PM_N、L依次串联，即SM的正端与直流侧正极相连，SM的负端与PM₁正端相连，处于中间的PM_n的正端与PM_n‑1的负端相连，PM_n的负端与PM_n+1的正端相连，n＝2，3，…，N‑1，PM_N负端与L一端相连，L另一端引出相线；下桥臂L、PM₁～PM_N、SM依次串联，即L一端引出相线，L另一端与PM₁正端相连，处于中间的PM_n的正端与PM_n‑1的负端相连，PM_n的负端与PM_n+1的正端相连，n＝2，3，…，N‑1，PM_N负端与SM的正端相连，SM的负端与直流侧负极相连；所述N由光伏并网系统容量决定，其中P_total为传输的总功率，P_pv为每个光伏组件的功率。