一种级联型光伏并网逆变器及其控制方法

摘要

本发明公开了一种级联型光伏并网逆变器及其控制方法，具有电压等级高、功率等级大、电能质量好等优点，可以直接高压并网，不需要变压器，节省了成本和占地面积。其逆变器包括光伏阵列和若干个级联的单元体；所述光伏阵列包括若干个光伏单元，每个光伏单元均与一个单元体的输入侧连接；每个单元体均是一个单级式单相光伏并网逆变器。所述单级式单相光伏并网逆变器包括直流母线电容和H桥逆变电路；直流母线电容并联在单级式单相光伏并网逆变器的输入端；H桥逆变电路与直流母线电容并联。

主权项

1.一种级联型光伏并网逆变器的控制方法，所述级联型光伏并网逆变器包括光伏阵列和若干个级联的单元体；所述光伏阵列包括若干个光伏单元，每个光伏单元均与一个单元体的输入侧连接；每个单元体均是一个单级式单相光伏并网逆变器，所述单级式单相光伏并网逆变器还包括并联在H桥逆变电路输出端的旁路开关；其特征在于，包括以下步骤： 步骤1：启动时，控制各个光伏单元工作在同一个电压；检测各个光伏单元的端电压U_PVk和输出电流I_PVk，k=a₁，……，a_n；b₁，……，b_n；c₁，……，c_n，求出所有光伏单元的输出总功率P_PV总及端电压平均值对光伏单元进行最大功率跟踪控制，求出光伏单元最大功率点电压U_mmp；步骤2：检测电网相电压u_a、u_b和u_c，采用锁相环技术求出电网电压矢量的相位θ；检测级联型光伏并网逆变器输出的相电流i_a、i_b和i_c，然后，在与电网电压矢量同步旋转的d-q坐标系下，进行abc-dq变换，通过d轴电流调节并网有功功率，通过q轴电流调节并网功率因数； 步骤3：采用双闭环控制：即外环PI1控制各光伏单元的端电压U_PVk，内环控制逆变器的输出电流i_a、i_b和i_c；通过调节并网电流有功分量i_d，使光伏单元工作在最大功率点电压U_mmp；通过闭环PI2对并网电流的有功分量i_d进行闭环控制，闭环PI2的输出为为了实现单位功率因数并网，设电流无功分量参考值通过闭环PI3，对并网电流无功分量i_q进行闭环控制，闭环PI3的输出为步骤4：由于各光伏单元的输出功率不可能完全一致，为此，对各光伏单元的端电压分别进行补偿闭环控制，即：将U_PVk和比较，然后把比较误差送入闭环PI4，闭环PI4的输出值作为每级单元体输出电压d轴补偿量并设q轴补偿量再结合步骤3得到的*和，求出各单元体输出电压的d轴分量参考值及q轴分量参考值步骤5：对各单元体输出电压的d轴分量参考值及q轴分量参考值进行dq-abc变换，得到各单元体输出电压参考值采用载波移相SPWM调制方法，得到各单元体H桥逆变电路的PWM开关信号，即：对于同一相串联的单元体，每个单元分别采用k=a₁，……，a_n；b₁，……，b_n；c₁，……，c_n，作为调制波，用n个三角波分别进行调制，各三角载波具有相同的频率和幅值，但相位依次相差固定的角度，从而使每个单元输出的SPWM脉冲错开一定的角度，等效开关频率大大增加，结果叠加后逆变器最终输出的波形是一个多电平的阶梯波；步骤6：当某一相的某个单元体或与其连接的光伏单元出现故障时，通过旁路开关旁路 该单元体及其他两相同级单元体，直到故障解除；当某个单元体被旁路后，通过提高调制比，提高其余单元体输出电压，使级联型光伏并网逆变器输出正常的电压等级。