[发明专利]基于梯形波调制的单相级联H桥光伏逆变器控制策略

说明书

本发明公开了一种基于梯形波调制的单相级联H桥光伏逆变器控制策略，属于电气工程领域的光伏发电技术。本发明针对由于单相级联H桥光伏逆变器各H桥单元光伏组件功率不均导致的部分单元过调制问题，提出一种基于梯形波调制的单相级联H桥光伏逆变器控制策略，主要步骤如下：(1)对相关电压电流进行采样；(2)控制所有H桥单元的直流母线电压，使各光伏组件运行于最大功率点；(3)控制并网电流；(4)当H桥单元过调制时，过调制单元采取梯形波调制，其他单元调制波补偿反向谐波。相比现有技术，本发明扩大了级联H桥光伏逆变器中H桥单元的线性调制范围至1.273，进一步提高了级联H桥光伏逆变器应对光伏功率不平衡的能力。

技术领域

本发明属于电气工程领域的光伏发电技术，具体涉及一种基于梯形波调制的单相级联H桥光伏逆变器控制策略。

背景技术

随着户用型光伏产业发展，级联H桥光伏逆变器因其多电平输出，可实现组件级关断和组件级MPPT，在户用型应用场合优势明显，具有十分重要的研究价值。然而，由于级联H桥光伏逆变器单元化的结构，每个H桥单元直流侧均独立连接一块光伏组件，当各组件光照强度不同时，发电功率也存在差异。若不采用功率均衡控制策略，各H桥单元将按照功率占比分配总调制波，则功率较大的H桥单元易发生过调制，影响并网电流质量，甚至难以维持系统稳定运行。

针对这个问题已有相关研究，文献“毛旺，张兴，王付胜，杨国志.一种改进型级联H桥光伏逆变器混合调制策略[J].电力电子技术，2018，52(08)：94-97.”提出混合调制策略，通过改进调制来提高直流电压利用率，从而避免过调制的发生，但混合调制策略只能间接控制直流母线电压，直流母线电压值波动较大，不利于系统稳定运行。

文献“袁义生，吕森.一种可有效扩宽级联型光伏逆变器稳定域范围的控制策略[J].高电压技术，2021，47(03)：972-982.”提出无功补偿控制策略，通过补偿功率因数角，降低总调制电压幅值，从而避免发生过调制，但级联H桥光伏逆变器采用无功补偿控制策略难以工作在单位功率因数，不符合并网要求。

文献“王明达，张兴，赵涛，胡玉华，毛旺，李明，徐君.一种优化的单相级联H桥逆变器三次谐波补偿策略[J].中国电机工程学报，2020，40(04)：1073-1081+1400.”提出一种三次谐波补偿方法，不仅避免了直流母线电压大幅波动，而且可以运行于单位功率因数，有效解决了部分H桥单元过调制的问题，但采用三次谐波补偿方法时，H桥单元的线性调制范围最高达1.155，对于过调制单元调制度超过1.155的情况将无法应对。

综上所述，现有方案还存在以下问题：

1)采用混合调制策略会加剧直流母线电压波动，不利于系统稳定运行；

2)采用无功补偿控制策略时难以工作在单位功率因数，不满足并网要求；

3)采用三次谐波补偿方法，H桥单元的线性调制范围受限于1.155，当光伏功率不均衡程度进一步扩大时将无法应对。

发明内容

为克服上述方案的局限性，本发明提出一种基于梯形波调制的单相级联H桥光伏逆变器控制策略，当出现光伏功率不均衡时，一不会加剧直流母线电压波动，二不会偏离单位功率因数运行，三进一步扩大了H桥单元的线性调制范围至1.273，能适应光伏功率不均衡程度较大的场合。

为解决本发明的技术问题，本发明提供了一种基于梯形波调制的单相级联H桥光伏逆变器控制策略，所述单相级联H桥光伏逆变器包含N个相同的H桥单元，将N个H桥单元中的任一个H桥单元记为H桥单元HB_i，i＝1，2...N，N为大于1的正整数；在每个H桥单元HB_i的直流侧均并联一个电容C_i和一块光伏组件PV_i，N个H桥单元HB_i的交流侧输出相互串联后，通过滤波电感L_s并入电网；