[发明专利]一种扩大级联H桥光伏逆变器运行范围的控制方法

权利要求书

1.一种扩大级联H桥光伏逆变器运行范围的控制方法，所述的级联H桥光伏逆变器属于单相光伏逆变器，包括N个相同的H桥单元，N为正整数，每个H桥单元都由四个全控型开关器件组成，每个H桥单元前端各并联一个电解电容，每个电解电容都分别与一块光伏组件并联，其特征在于，所述的控制方法包括H桥单元直流侧电容电压控制、并网电流控制、H桥单元的调制度及调制波计算，步骤如下：

步骤1，H桥单元直流侧电容电压控制

步骤1.1，分别对N个H桥单元的直流侧电容电压和对应光伏组件的输出电流进行采样，得到N个H桥单元的直流侧电容电压采样值和对应的N个H桥单元的光伏组件的输出电流采样值，将并分别记为V_dci和I_PVi，i＝1,2,...,N；

步骤1.2，根据步骤1.1得到的N个H桥单元的直流侧电容电压采样值V_dci和N个H桥单元的光伏组件的输出电流采样值I_PVi，分别对N个H桥单元所连接光伏组件进行最大功率点追踪，得到N个H桥单元所连接光伏组件的最大功率点电压然后把最大功率点电压作为H桥单元直流侧电容电压的指令值，i＝1,2,...,N；

步骤1.3，使用100Hz陷波器分别对步骤1.1得到的N个H桥单元的直流侧电容电压采样值V_dci进行滤波，并将滤波后的N个H桥单元的直流侧电容电压采样值记为V_PVi，i＝1,2,...,N；

步骤1.4，使用N个相同的电压调节器，分别计算得到N个H桥单元的输出功率P_i，并对所有H桥单元的输出功率求和，得到H桥直流侧向交流侧传输的总功率P_T，其计算式分别为：

其中，K_VP为电压调节器的比例系数，K_VI为电压调节器的积分系数，s为拉普拉斯算子；

步骤2，并网电流控制

步骤2.1，分别对电网电压和并网电流进行采样，得到电网电压采样值v_g和并网电流采样值i_g；

步骤2.2，使用数字锁相环对步骤2.1得到的电网电压采样值v_g进行锁相，得到电网电压的相位角θ，角频率ω₀和电网电压幅值V_M；

步骤2.3，把步骤2.1得到的并网电流采样值i_g延迟90度，得到与并网电流采样值i_g正交的信号i_Q，把i_g和i_Q从两相静止垂直坐标系变换到同步旋转坐标系，得到有功电流反馈值I_d和无功电流反馈值I_q，其计算式为：

步骤2.4，设逆变器的无功电流指令值给定为0，有功电流指令值的计算式如下：

步骤2.5，分别通过有功电流调节器和无功电流调节器，计算得到逆变器的有功调制电压的幅值U_d和无功调制电压的幅值U_q，其计算式分别为：

其中，K_iP为电流调节器的比例系数，K_iI为电流调节器的积分系数；

步骤2.6，再使用一个三倍电网角频率的准谐振控制器，把并网电流采样值i_g控制为0，三倍电网角频率的准谐振控制器的输出为系统需要补偿的三次谐波电压v_PR3，其计算式为：

其中，ω_c为三倍电网角频率的准谐振控制器的截止频率，k_r为三倍电网角频率的准谐振控制器的比例系数；

步骤3，H桥单元的调制度及调制波计算

将N个H桥单元分成以下两类：将第1,2,...,x个H桥单元的调制度设定介于1～1.155之间，并称之为过调制H桥单元；将第x+1,...,N个H桥单元的调制度设定小于1，并称之为非过调制H桥单元，x为正整数，且x＜N；

步骤3.1，计算逆变器的总调制电压幅值V_r、总调制电压与电网电压夹角θ_r、N个H桥单元的调制度S_i，i＝1,2,...,N，其计算式分别如下：

其中，arctan(U_q/U_d)表示U_q/U_d的反正切值；

步骤3.2，给过调制H桥单元的调制波补偿三次谐波，具体的，计算得到x个过调制H桥单元的调制波m_Ai，i＝1,2,...,x，其计算式如下：

步骤3.3，把系统需要补偿的三次谐波电压v_PR3分配到非过调制H桥单元，具体的，计算得到K个非过调制H桥单元的分配系数q_i，i＝x+1,x+2,...,N，k＝N-x，其计算式如下：

步骤3.4，计算得到k个非过调制H桥单元的调制波m_Bi，i＝x+1,x+2,...,N，其计算式如下：