[发明专利]一种模块化多电平光伏并网系统及其控制方法

权利要求书

1.一种模块化多电平光伏并网系统，其特征在于：采用三相六桥臂拓扑结构，每相包括上、下两个桥臂，每个桥臂由1个半桥模块SM、N个组件模块PM和1个电感L串接而成，上、下桥臂连接点引出相线；三条相线接入公共电网；所述的N个组件模块PM为PM₁～PM_N；

SM由两个IGBT管T1～T2、两个二极管D1～D2和一个电容C构成；其中，IGBT管T1的发射极与IGBT管T2的集电极相连并构成SM的正端，IGBT管T1的集电极与电容C的正极相连，IGBT管T2的发射极与电容的负极相连并构成SM的负端；D1与T1反向并联，D2与T2反向并联；IGBT管T1～T2的门极均接收外部设备提供的开关信号；

PM由两个IGBT管T3～T4、两个二极管D3～D4和一个电容C构成；其中，IGBT管T3的发射极与IGBT管T4的集电极相连并构成PM的正端，IGBT管T3的集电极与电容C的正极相连，IGBT管T4的发射极与电容的负极相连并构成PM的负端；D3与T3反向并联，D4与T4反向并联；IGBT管T3～T4的门极均接收外部设备提供的开关信号；在电容C的两端并联一个光伏组件PV；其中PV的正极与电容C的正极相连，PV的负极与电容C的负极相连；

每相上桥臂的SM、PM₁～PM_N、L依次串联，即SM的正端与直流侧正极相连，SM的负端与PM₁正端相连，处于中间的PM_n的正端与PM_n-1的负端相连，PM_n的负端与PM_n+1的正端相连，n＝2，3，…，N-1，PM_N负端与L一端相连，L另一端引出相线；下桥臂L、PM₁～PM_N、SM依次串联，即L一端引出相线，L另一端与PM₁正端相连，处于中间的PM_n的正端与PM_n-1的负端相连，PM_n的负端与PM_n+1的正端相连，n＝2，3，…，N-1，PM_N负端与SM的正端相连，SM的负端与直流侧负极相连；

所述N由光伏并网系统容量决定，其中P_total为传输的总功率，P_pv为每个光伏组件的功率。

2.根据权利要求1所述的模块化多电平光伏并网系统，其特征在于：N＝2。

3.一种模块化多电平光伏并网系统控制方法，其特征在于：包括(1)组件模块PM控制方法和(2)冗余半桥模块SM控制方法；

(1)组件模块PM控制方法为：

每一相上桥臂中的每个组件模块PM的调制波表达式为：每一相下桥臂中的每个组件模块PM的调制波表达式为

其中U_refA为最大功率跟踪控制环节得到的电压的控制分量，U_refB为稳压控制环节得到的稳压控制的参考量，为并网控制环节中下桥臂的电压参考值，为并网控制环节中下桥臂的电压参考值；

将得到的U_pjn作为每一相上桥臂中的每个组件模块PM中IGBT管T1～T2的门极信号的调制波；将得到的U_njn作为每一相下桥臂中的每个组件模块PM中IGBT管的门极信号的调制波；

(2)冗余半桥模块SM控制方法为：

计算△U_SM＝U_DCref-∑U_PVC，其中△U_SM为冗余模块的电压基准值，U_DCref为直流侧电压设定值，∑U_PVC为该桥臂所有的组件模块的输出电压之和；△U_SM经过第二比例调节器后，与桥臂电流I_Pj经符号修正后的结果相乘，得到该相冗余半桥模块的电压调制波U_SMref；

将得到的U_SMref作为冗余半桥模块SM中IGBT管的门极信号的调制波。