[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

说明书

本发明公开了一种级联H桥光伏并网逆变器调制波的配置策略，属于电气工程领域的光伏发电技术，其目的是为了解决单相级联H桥光伏并网逆变器模块间传输功率严重功率不平衡导致系统不能正常运行这一问题。步骤如下：通过控制使H桥变换器对应的光伏组件工作于最大功率点；对N个H桥变换器传输功率进行匹配控制；使用电流调节器对电网电流进行控制；计算所有H桥变换器的调制度，并判断系统的工作模式，根据系统工作模式的不同，采用不同的调制波计算方法，进行所有H桥调制波的配置。相比于现有技术，进一步扩大了级联H桥逆变器的线性调制范围，提高了级联H桥逆变器应对功率不平衡的能力。

技术领域

本发明属于电气工程领域的光伏发电技术，具体涉及一种级联H桥光伏并网逆变器调制波的配置策略。

背景技术

单相级联H桥(Cascaded H-bridge，CHB)光伏并网逆变器因具有多个独立的直流母线，易于实现组件级的最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)和组件可关断，在低压小功率户用光伏发电场合具有显著的优势。其多电平输出电压可以使开关器件工作在较低的开关频率，使用较小的滤波器就能够保证电网电流的谐波含量较小。此外，模块化的结构可以通过合理地配置H桥变换器的数目使交流侧输出电压达到电网电压等级，从而省去起隔离和升压作用的工频变压器，进一步降低系统的成本并提高效率和功率密度。因此，单相CHB光伏并网逆变器具有广阔的发展前景和市场潜力。

对于单相CHB光伏逆变器，每个H桥变换器都仅连接一个光伏组件，通过独立调节H桥变换器的直流母线电压，所有光伏组件都能够工作在自身的最大功率点，有助于提高系统的能量收获。然而，由于光照强度和环境温度的随机变化，部分光伏组件的最大输出功率可能会大幅度降低，导致H桥变换器之间传输的有功功率不平衡。由于流过每个H桥变换器的电流相同(均为电网电流)而传输的功率差异较大，会使输出功率较大的光伏组件对应的H桥变换器过调制，导致电网电流性能变差甚至系统不能正常运行。

目前，如何使单相CHB光伏并网逆变器在功率不平衡条件下正常运行已经成为单相CHB光伏并网逆变器的研究热点。文献“王付胜，张德辉，戴之强，杨乐.级联H桥光伏并网逆变器混合调制策略.电工技术学报，2016，33(1)：137-145.”(《电工技术学报》2016年第33卷第1期第137-145页)提出一种混合调制策略，采用低频方波调制和高频正弦波脉冲宽度调制波相结合的方式，可以将H桥变换器的线性调制范围扩大至4/π，进而避免了H桥变换器在某些功率不平衡条件下出现过调制。但是，该方法会造成H桥变换器直流母线电容电压波动较大，从而降低系统发电量。

文献“赵涛，张兴，毛旺，徐君，顾亦磊，赵德勇，江才.基于无功补偿的级联H桥光伏逆变器功率不平衡控制策略.中国电机工程学报，2017，37(17)：5076-5085.”(《中国电机工程学报》2017年第37卷第17期第5076-5085页)提出一种具有无功补偿功能的集中控制策略，遵循有功按比例分配和无功按需求分配的原则，保证功率严重不平衡时所有H桥变换器均不会过调制。但是，该方法会降低系统的功率因数，限制其在实际中的应用。