[发明专利]电网电压不平衡条件下级联光伏固态变压器的控制方法

说明书

本发明公开了一种电网电压不平衡条件下级联光伏固态变压器的控制方法，其目的是为了解决系统运行在电网电压不平衡情况下，模块间的有功功率均衡控制。主要步骤如下：对所有H桥变换器的直流侧电容电压的平均值进行控制，并得到有功电流指令值；对电网电流进行控制以及对三相调制电压补偿所计算的零序电压以实现模块间的功率均衡控制；对两电平全桥LLC变换器的输出电压进行控制；通过控制Boost变换器的输入母线电压实现前级光伏阵列的最大功率点追踪控制。相比于现有技术，无论电网是否平衡，该方法都能保证系统中所有模块传输相同的有功功率，有利于模块化设计。

技术领域

本发明属于电气工程领域的光伏发电技术，具体涉及一种在电网电压不平衡情况下的级联光伏固态变压器的控制方法。

背景技术

当前，高压大功率成为了光伏逆变器的一大发展趋势，但传统集中式逆变器的额定功率提高到MW级以上具有很大的难度和一些难以避免的问题。对此，方法之一可以采用基于级联H桥多电平变换器的三相固态变压器拓扑。其模块化的结构可以使用常规低压器件通过级联的方式达到较高的电压等级，使得整个拓扑可以直接与中压电网相连而不需要笨重的工频变压器。同时，电气隔离利用前级隔离DC/DC电路中的高频变压器来实现。因此，基于级联H桥的三相光伏固态变压器结构能够提高光伏逆变器的效率和功率密度，降低光伏逆变器的重量和体积，在未来的光伏逆变器市场中具有较为广阔的应用前景。

本发明中所涉及的级联光伏固态变压器所有模块的输入端口都是连接到公共直流母线上，其在电网平衡时，A相、B相和C相能够传输的有功功率是相同的。一般来说，三相所拥有的模块数是相同的，因此每个模块传输的有功功率基本相同。但当电网发生故障时，即便三相拥有的相同的模块数，但由于电网不平衡，A相、B相和C相能够传输的功率都会不同，导致不同相之间每个模块传输的有功功率都有差异。有功功率的差异必然导致模块散热的需求不同，这非但有违模块化设计的原则，而且当系统长时间运行时导致模块的寿命也会有所差异，这在实际工程应用中是不希望发生的。

文献“X.Ma,X.Yang,F.Zhang,L.Huang,Z.Li,and H.Song,A control scheme ofthree phase solid state transformer for PV generation based on improvedvoltage-tracking method of DC-links,in Applied Power Electronics Conferenceand Exposition,Tampa,FL,USA,Mar.26-30,2017.(X.Ma,X.Yang,F.Zhang,L.Huang,Z.Li,and H.Song，基于改进直流母线电压跟踪方法的三相光伏固态变压器的控制方法，应用电力电子会议与博览会，2017年5月26-30日)”提出一种光伏固态变压器的控制方法，但该文献并未考虑故障条件下模块间的功率均衡控制。