[发明专利]一种级联H桥光伏并网逆变器调制波的配置策略

权利要求书

1.一种级联H桥光伏并网逆变器调制波的配置策略，所述的级联H桥光伏并网逆变器为单相逆变器，包含N个相同的H桥变换器，N为大于1的正整数，每个H桥变换器均由四个全控型功率开关器件组成，每个H桥变换器前端各并联一个电容，每个电容分别与一个光伏组件并联，其特征在于，所述的配置策略包括以下步骤：

步骤1，对电网电压和电网电流进行采样，得到电网电压的采样值v_g和电网电流的采样值i_g；对N个H桥变换器直流母线电容电压和N个光伏组件的输出电流进行采样，得到N个H桥变换器直流母线电容电压采样值V_dci和N个光伏组件的输出电流采样值I_dci，i＝1，2，...，N；

步骤2，根据步骤1得到的N个H桥变换器直流母线电容电压采样值V_dci和N个光伏组件的输出电流采样值I_dci，分别对N个光伏组件进行最大功率点追踪控制，得到N个光伏组件的最大功率点电压

步骤3，使用频率为2f_gHz的陷波器对步骤1得到的N个H桥变换器直流母线电容电压采样值V_dci进行滤波，f_g为电网电压的频率，并将滤波后的N个H桥变换器直流母线电容电压采样值记为V_dciA，i＝1，2，...，N；

步骤4，将步骤2得到的N个光伏组件的最大功率点电压作为H桥变换器直流母线电容电压的参考值，分别使用N个相同的电压调节器将滤波后的N个H桥变换器直流母线电容电压采样值V_dciA控制为N个电压调节器的输出分别为N个H桥变换器的参考电流信号I_i，i＝1，2，...，N，其计算式为：

其中，K_VP为电压调节器的比例系数，K_VI为电压调节器的积分系数，s为拉普拉斯算子；

步骤5，将滤波后的N个H桥变换器直流母线电容电压采样值V_dciA和步骤4得到的N个H桥变换器的参考电流信号I_i相乘，得到N个H桥变换器的输出功率P_Ci，i＝1，2，...，N，其计算式为：

P_Ci＝V_dciAI_i，i＝1，2，...，N

步骤6，计算得到N个H桥变换器实际能够传输的有功功率P_i以及级联H桥光伏并网逆变器直流侧向交流侧传输的总功率P_T，其计算式分别为：

其中，

为上一个控制周期计算出的第i个H桥变换器的调制度；

为上一控制周期计算出的级联H桥光伏并网逆变器直流侧向交流侧传输的总功率；

为上一控制周期计算出的级联H桥光伏并网逆变器总调制电压的幅值；

步骤7，使用数字锁相环对步骤1得到的电网电压采样值ν_g进行锁相，得到电网电压的相位角ωt和电网电压的幅值V_g；

步骤8，根据步骤6得到的级联H桥光伏并网逆变器直流侧向交流侧传输的总功率P_T和步骤7得到的电网电压的幅值V_g计算电网电流的幅值I_M，其计算式为：

步骤9，根据步骤7得到的电网电压的相位角ωt以及步骤8得到的电网电流的幅值I_M，计算电网电流的参考值其计算式为：

其中，cos(ωt)表示电网电压的相位角ωt的余弦值；

步骤10，使用电流调节器将步骤1得到的电网电流的采样值i_g控制为电网电流的参考值控制器的输出为级联H桥光伏并网逆变器的总调制电压v_T，其计算式为：

其中，K_IP为电流调节器的比例系数，K_IR为电流调节器的谐振系数，ω_c为截止频率，ω₀为电网电压的角频率；

步骤11，使用二阶带阻滤波器对级联H桥光伏并网逆变器的总调制电压ν_T的平方进行滤波，得到级联H桥光伏并网逆变器的总调制电压v_T的平方的平均值，记为总调制电压平方平均值V_TAVER，其计算式为：

其中，Q表示二阶带阻滤波器的品质因数，ω₁表示二阶带阻滤波器的固有角频率；

步骤12，根据总调制电压平方平均值V_TAVER计算得到级联H桥光伏并网逆变器总调制电压的幅值V_TM，其计算式为：

步骤13，根据步骤6计算出的N个H桥变换器实际能够传输的有功功率P_i以及级联H桥光伏并网逆变器直流侧向交流侧传输的总功率P_T，步骤3得到的滤波后的N个H桥变换器直流母线电容电压采样值V_dciA，步骤12得到的级联H桥光伏并网逆变器总调制电压的幅值V_TM，计算得到N个H桥变换器的调制度M_i，i＝1，2，...，N，其计算式为：

步骤14，根据步骤13得到的N个H桥变换器的调制度M_i判断系统的工作模式：

若N个H桥变换器的调制度M_i均不大于1，系统的工作模式记为模式1，执行步骤15；

若N个H桥变换器中至少有一个H桥变换器的调制度介于1～4/π之间，其余H桥变换器的调制度不大于1，系统的工作模式记为模式2，执行步骤16；

若N个H桥变换器中至少有一个H桥变换器的调制度大于4/π，系统的工作模式，记为模式3，执行步骤17；

步骤15，当系统的工作模式为模式1时，N个H桥变换器的调制波m_i的计算式如下：

步骤16，当系统的工作模式为模式2时，首先将第1，2，…，x个H桥变换器的调制度设定介于1～4/π之间，第x+1，…，N个H桥变换器的调制度设定不大于1，x为小于N的正整数；

步骤16.1，根据步骤13计算得到的N个H桥变换器的调制度M_i，计算出第1～x个H桥变换器的调制波m_i，i＝1，2，...，x，其计算式为：

其中，

与均为计算过程的中间变量，表示的反正弦值；

步骤16.2，计算出第1～x个H桥变换器输出的总谐波电压ν_PT1，其计算式为：

步骤16.3，设使级联H桥光伏并网逆变器的交流输出电压不含有所补偿的谐波分量，第x+1～N个H桥变换器需要输出的总谐波电压ν_NT1的计算式为：

步骤16.4，计算出第x+1～N个H桥变换器的调制波m_i，i＝x+1，...，N，其计算式为：

其中，V_Himax1为计算过程的中间变量，其计算式为：

V_Himax1＝(1-M_i)V_dciA，i＝x+1，…，N

步骤17，当系统的工作模式为模式3时，首先将第1，2，…，y个H桥变换器的调制度设定大于4/π，第y+1，…，z个H桥变换器的调制度设定介于1到4/π之间，第z+1，…，N个H桥变换器的调制度设定不大于1，y和z均为正整数且y＜z＜N；

步骤17.1，由于存在调制度大于4/π的H桥变换器，超出了H桥变换器的最大线性调制范围，需要计算出采用功率自适应后N个H桥变换器的调制度S_i，i＝1，2，...，N，其计算式为：

步骤17.2，根据步骤17.1计算出的采用功率自适应后N个H桥变换器的调制度S_i，计算出第1～z个H桥变换器的调制波m_i，i＝1，2，...，z，其计算式为：

其中，

与ψ_i均为计算过程的中间变量，表示的反正弦值；

步骤17.3，计算出第1～z个H桥变换器输出的总谐波电压ν_PT2，其计算式为：

步骤17.4，设使级联H桥光伏并网逆变器的交流输出电压不含有所补偿的谐波分量，第z+1～N个H桥变换器需要输出的总谐波电压ν_NT2的计算式为：

步骤17.5，计算出第z+1～N个H桥变换器的调制波m_i，i＝z+1，...，N，其计算式为：

其中，V_Himax2为计算过程中的中间变量，其计算式为：

V_Himax2＝(1-S_i)V_dciA，i＝z+1，…，N。