一种准-Z源级联多电平单相光伏并网发电系统的控制方法

摘要

本发明公开了一种准-Z源级联多电平单相光伏并网发电系统的控制方法，每块光伏电池配以独立的准-Z源逆变器作为一个发电模块，若干个这样的模块串联构成准-Z源级联多电平单相光伏发电系统，集合了准-Z源逆变器和级联多电平逆变器的众多优势，针对该系统，发明了改进型载波移相SPWM调制方法，分布式MPPT控制，各直流母线电压控制，及并网功率控制。应用本发明的控制方法，可有效运行准-Z源级联多电平单相光伏发电系统，最大限度地收集太阳能，实现多电平输出电压和升压控制。即使光伏电池电压宽范围变化，各模块直流母线峰值电压均恒定，确保了逆变器容量最小。为此，实现低费用、高效率和高可靠性的光伏发电。

主权项

一种准‑Z源级联多电平单相光伏并网发电系统控制方法，并网发电系统由2个以上准‑Z源光伏发电模块级联组成；对于由n个模块组成的级联系统，依照级联次序各模块被分别称为第一个准‑Z源光伏发电模块、第二个准‑Z源光伏发电模块、第三个准‑Z源光伏发电模块、...、第n个准‑Z源光伏发电模块；每一个准‑Z源光伏发电模块包括：四只IGBT，二极管D，第一电解电容、第二电解电容，第一电感、第二电感，光伏电池；其中，所述四只IGBT连接为一个H桥逆变器，所述第二电解电容跨接于二极管D的阳极和H桥逆变器正极间，且所述第二电解电容的正极与H桥逆变器正极相连；二极管D的阴极与所述第一电解电容的正极、所述第二电感相连；所述第二电感的另一端连接于H桥逆变器正极；第一电解电容的负极与H桥逆变器负极相连；第一电感的一端与光伏电池相连，另一端与第二电解电容的负极相连；所述第一个准‑Z源光伏发电模块的H桥逆变器左桥臂中间通过滤波电感连接到电网一端，电网的另一端连接到第n个准‑Z源光伏发电模块的H桥逆变器右桥臂中间；其特征在于，包括：改进型载波移相SPWM调制步骤、分布式MPPT控制和各直流母线电压控制步骤及并网功率控制步骤;改进型载波移相SPWM调制步骤,包括：以n个模块中第j个模块为例子，将第j个模块H桥的左、右桥臂看作两个功率单元，左桥臂的三角载波为S_1,j，右桥臂的三角载波为S_2,j，S_1,j与S_2,j之间的移相角为180°，该H桥的左、右桥臂采用同一个正弦波m_j进行调制；假设第j个模块的准‑Z源H桥逆变器在工作过程中的直通量为D_j，那么，在调制过程中需要增加一对正负直通量参考值，分别为1‑D_j和D_j‑1，当三角载波大于1‑D_j或小于D_j‑1时，对应桥臂的上、下开关管同时开通，此时该H桥处于直通状态，该直通状态被加到传统零矢量区间内，在直通区间内，H桥输出电压仍为0，不会改变H桥的输出电平，因此，第j个模块的准‑Z源H桥的输出电压为3电平，对于由n个模块组成的级联系统，相邻模块间的载波相移为π/n，总的输出相电压为（2n+1）电平。