[发明专利]三相级联H桥光伏逆变器直流侧电压波动抑制方法

说明书

本发明公开了一种三相级联H桥光伏逆变器直流侧电压波动抑制方法，其目的是为了解决级联H桥光伏逆变器直流侧电压二倍频波动大的问题。该方法包括如下步骤：(1)总直流侧电压控制，用来实现各H桥单元直流侧电压跟踪其最大功率点电压，并得到系统有功电流指令值；(2)网侧电流解耦控制，能够实现有功电流和无功电流的独立控制，同时产生逆变器原始调制信号；(3)抑制直流侧电压波动控制，通过注入三次谐波修正三相原始调制信号以减小H桥直流侧电压波动。该控制方法能够实现级联H桥光伏逆变器稳定运行的条件下明显减小直流侧电压波动，降低电容成本，且具有算法简单，工程易实现等优点。

技术领域

本发明涉及一种三相级联H桥光伏逆变器直流侧电压波动抑制方法，特别涉及一种基于三次谐波注入的三相级联H桥光伏逆变器H桥直流侧电压波动抑制方法，属于级联型光伏逆变器直流侧电压控制技术领域。

背景技术

光伏并网发电由于提供清洁能源，且环境友好而备受关注。面对如何提高光伏系统效率、降低发电成本等问题，级联H桥多电平逆变器由于其模块化易拓展、系统效率高、并网电流总谐波失真(THD)小等优势而成为研究的热点。

然而，级联型H桥光伏逆变器各H桥模块直流侧相互独立，且三相逆变器结构中每相由单相逆变器组成，交流侧有功功率的二倍频波动会导致各H桥模块直流侧电压出现二倍频纹波。为此，级联型H桥光伏逆变器各H桥模块直流侧均配置较大容量的电容吸收二倍频波动能量实现稳压功能，增大了系统成本和逆变器的体积、重量，同时降低了系统运行的稳定性。因此，对级联型H桥光伏逆变器采取一定的直流侧电压波动抑制控制具有突出的工程意义。

目前，国内外学者针对级联型H桥光伏逆变器直流侧电压波动抑制方法研究较多。如2016年IEEE文献“Cascaded H-Bridge Multilevel PV Topology for Alleviation ofPer-Phase Power Imbalances and Reduction of Second Harmonic Voltage Ripple”Townsend C D,Yu Y,Konstantinou G,《IEEE Transactions on Power Electronics》，2016,31(8)，5574-5586(“抑制相间功率不平衡和降低直流侧电压波动的级联H桥多电平光伏拓扑”，《IEEE学报-电力电子期刊》2016年第31卷第8期5574-5586页)提出了一种通过控制直流侧DC/DC变换器降低级联H桥直流侧电压波动的控制策略，但该控制方法基于其提出的带直流侧DC/DC变换器的H桥拓扑，使得硬件实现较复杂，同时电能经2次转换，降低了系统效率。

如文献《电工技术学报》2014年第29卷第2期46-54页“丁明,陈中,程旭东.级联储能变换器直流链纹波电流的抑制策略”提出了基于直流侧有源滤波器的级联H桥变流器拓扑，并利用直流侧有源滤波器抑制H桥直流侧电流和电压波动，但该方法需要在H桥直流侧并联有源滤波器，将承担全部直流侧电压应力，使得硬件实现较复杂，增加了装置体积和成本，同时控制系统的动态响应性能也会受到影响。

综上所述，现有降低级联型H桥光伏逆变器直流侧电压波动的控制策略主要存在如下问题：

(1)现有技术在H桥直流侧串联DC/DC变换器或并联有源滤波器，改变了传统的H桥逆变器拓扑，不利于H桥逆变器模块化结构特点的实现。

(2)现有技术均利用其他电路补偿或吸收H桥直流侧电压波动能量来降低直流侧电压波动，没有针对H桥结构本身的控制来降低其直流侧电压波动。加入的其他电路结构增加了系统的体积和成本，不易于工程实现，同时增加了一级能量转换，降低了系统的效率。

(3)现有技术采用有源滤波器抑制直流侧电压波动，会影响系统的动态响应性能。

发明内容