[发明专利]一种准-Z源级联多电平单相光伏并网发电系统的控制方法

权利要求书

1.一种准-Z源级联多电平单相光伏并网发电系统控制方法，所述并网发电系统由2个以上准-Z源光伏发电模块级联组成；所述的每一个准-Z源光伏发电模块包括：四只IGBT，二极管D，第一电解电容、第二电解电容，第一电感、第二电感，光伏电池；其中，所述四只IGBT连接为一个H桥逆变器，所述第二电解电容跨接于二极管D的阳极和H桥逆变器正极间，且所述第二电解电容的正极与H桥逆变器正极相连；二极管D的阴极与所述第一电解电容的正极、所述第二电感相连；所述第二电感的另一端连接于H桥逆变器正极；第一电解电容的负极与H桥逆变器负极相连；第一电感的一端与光伏电池相连，另一端与第二电解电容的负极相连；所述第一个准-Z源光伏发电模块的H桥逆变器左桥臂中间通过滤波电感连接到电网一端，电网的另一端连接到H桥逆变器右桥臂中间；

其特征在于，包括：改进型载波移相SPWM调制步骤、分布式MPPT控制和各直流母线电压控制步骤及并网功率控制步骤。

2.如权利要求1所述一种准-Z源级联多电平单相光伏并网发电系统控制方法，其特征在于，所述的改进型载波移相SPWM调制步骤,包括：以第j个模块为例子，将第j个模块H桥的左、右桥臂看作两个功率单元，左桥臂的三角载波为S_1，j，右桥臂的三角载波为S_2，j，S_1，j与S_2，j之间的移相角为180°，该H桥的左、右桥臂采用同一个正弦波m_j进行调制；假设单元j的准-Z源H桥逆变器在工作过程中的直通量为D_j，那么，在调制过程中需要增加一对正负直通量参考值，分别为1-D_j和D_j-1，当三角载波大于1-D_j或小于D_j-1时，对应桥臂的上、下开关管同时开通，此时该H桥处于直通状态，该直通状态被加到传统零矢量区间内，在直通区间内，H桥输出电压仍为0，不会改变H桥的输出电平，因此，准-Z源H桥单元j的输出电压为3电平，n个模块级联，相邻模块间的载波相移为π/n，总的输出相电压为（2n+1）电平。

3.如权利要求1所述一种准-Z源级联多电平单相光伏并网发电系统控制方法，其特征在于，所述的分布式MPPT控制和各直流母线电压控制，包括：每个准-Z源光伏发电模块的MPPT控制，以及每个准-Z源光伏发电模块的直流母线电压平衡控制。

4.如权利要求3所述一种准-Z源级联多电平单相光伏并网发电系统控制方法，其特征在于，所述的每个准-Z源光伏发电模块MPPT控制，包括：对每个准-Z源光伏发电模块，采用扰动观察法MPPT算法，调节该模块的直通占空比D_j，跟踪其光伏电池的最大功率点；各模块光伏电池的MPPT控制相互解耦，即使它们的工作点不同，也不会产生相互影响。

5.如权利要求3所述一种准-Z源级联多电平单相光伏并网发电系统控制方法，其特征在于，所述的每个准-Z源光伏发电模块的直流母线电压平衡控制，包括：对于每个准-Z源光伏发电模块，用电压传感器采集准-Z源网络中的第一电容电压v_C1和第二电容电压v_C2，二者相加，得到直流母线电压峰值将与设定的参考值作比较，得到误差e_j，经过PI调节器后，输出该模块的功率参考值P^*_j，为了各模块电压平衡，设定为同一数值，但是各模块输出的P^*_j会有差异，与各模块光伏电池最大功率点时的光伏功率相关，P^*_j为每个模块并网功率参考值，其将被输入到并网功率控制器中，参与总的并网功率控制。

6.如权利要求2所述一种准-Z源级联多电平单相光伏并网发电系统控制方法，其特征在于，所述的并网功率控制，包括：并网功率等于各个模块光伏电池功率的总和，所以，总的并网功率参考值为由于各模块的级联结构，每个模块注入电网的电流相同，电网电流的峰值为式中，为电网相电压峰值；实时检测电网的电压，采用锁相环技术，得到电网电压的相位，应用电网电压相位和电网电流峰值，经过三角函数，得到并网电流的期望值i^*_grid，将并网电流实际值i_grid与i^*_grid作比较，经过PI调节器，得到该准-Z源级联多电平单相光伏发电逆变器的期望电压v_total，该电压信号将用于产生级联系统中每个模块的调制度m_j，j＝1,2，...,n，由于每个模块提供的并网功率不同，定义各模块所提供功率的比例系数为j=1,2，....,n，由于所有模块电流相同，各模块功率将与其输出电压成正比，则每个级联H桥模块的调制度m_j为