[发明专利]一种适用于带储能的混合级联光伏系统的协同调制方法

说明书

本发明公开了一种适用于带储能的混合级联光伏系统的协同调制方法，所述带储能的混合级联光伏系统由储能单元和普通光伏单元组成，其特征在于，对储能单元和普通光伏单元分别采用不同的协同调制方法：对储能单元采用特定谐波消去调制方法，对普通光伏单元采用载波移相的脉冲宽度调制方法，并用普通光伏单元的输出电压补偿储能单元输出电压波形中的低频谐波，从而实现整个光伏系统的协同调制。本发明所提出的方法，可以解决两种不同单元的直流侧电压不同、输出电压幅值和相位不同的情况下的级联型逆变器输出调制问题，能实现在宽调制比范围内消除低频谐波，计算简单，既适用于单相系统也适用于三相系统。

技术领域

本发明属于混合级联光伏系统调制技术领域，具体涉及一种适用于带储能的混合级联光伏系统的协同调制方法，适用于分布式或集中式光伏并网系统中，带有一级级联的储能单元的单相或多相的H桥级联型光伏逆变器。

背景技术

级联多电平逆变器可以通过较小的直流电压和较低的开关频率实现较大的输出电压，在光伏并网系统中的应用十分广泛，常规的H桥级联型光伏逆变器系统，各单元结构功能相同，因此采用统一的载波移相脉冲宽度调制方法可以得到满足并网发电要求的输出电压波形。载波移相脉冲宽度调制方法的做法是每个单元都通过调制波与三角载波的比较得到H桥的开关控制信号(即SPWM调制)，但是各单元的三角载波之间有均等的相位差。载波移相脉冲宽度调制方法的特点是，通过三角载波的均匀移相可以将逆变器的等效开关频率提高到2N倍(N为单元数量)，消除等效开关频率以下的低频谐波，但是其前提是所有单元的调制波相同，且直流侧电压相等，否则会出现低频谐波。

但由于光伏电池受到光照强度、温度等的影响而波动很大，会产生较大幅度的功率波动，造成并网运行的不稳定，因此抑制光伏系统的功率波动十分重要。通过在光伏逆变器系统结构中加入一级储能单元，可以在光伏电池发电量有剩余时，将多余电量储存，并在发电功率不足时，向电网输送电能，实现平抑发电功率波动的功能。但由此会出现两种单元的输出调制波不同的情况。因为两种单元是在交流侧串联的，因而具有相同的电流，但是普通光伏单元只发出有功功率，而储能单元可能会吸收或发出无功功率，以及因储能元件充放电而使储能单元吸收或发出有功功率，从而导致两种单元的输出电压在幅值和相位上都产生差异。总之，两种单元的调制波不相同。

另外，储能单元与光伏电池单元的直流侧电压通常不相等。因此，这种结构下，对储能单元和普通光伏单元采用统一的载波移相脉冲宽度调制方法得到的输出电压，其低频谐波含量较大，不能很好地满足并网的电压波形质量要求。鉴于带储能的混合级联光伏系统结构的特殊性，传统的调制方法无法满足输出电压波形质量的要求，因此，需要一种更好的调制方法来达到消除输出电压低频谐波的目的。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种适用于带储能的混合级联光伏系统的协同调制方法，针对带储能单元的混合级联型光伏逆变器结构，解决不同单元间输出电压幅值和相位不同时造成谐波含量升高的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种适用于带储能的混合级联光伏系统的协同调制方法，所述带储能的混合级联光伏系统由储能单元和普通光伏单元组成，其特征在于，对储能单元和普通光伏单元分别采用不同的协同调制方法：对储能单元采用特定谐波消去调制方法，对普通光伏单元采用载波移相的脉冲宽度调制方法，并用普通光伏单元的输出电压补偿储能单元输出电压波形中的低频谐波，从而实现整个光伏系统的协同调制。

进一步地，所述方法包括如下步骤：

步骤1，根据控制器给出的输出电压指令确定储能单元的调制比m₁和开关角的数量；

步骤2，通过特定谐波消去调制方法计算得出满足约束条件的具体开关角度值，形成储能单元的输出逆变桥开关控制信号；