[发明专利]扩大级联并网逆变器稳定运行范围的调制波混合控制策略

说明书

本发明公开了一种扩大级联并网逆变器稳定运行范围的调制波混合控制策略，属于电气工程领域。本发明的目的是解决由于单相级联并网逆变器各H桥单元光伏组件光照不均导致的功率不匹配问题。步骤包括锁相控制、直流母线电压控制、并网电流控制、调制波生成控制和载波移相调制。相比现有技术，本发明扩大了级联并网逆变器的稳定运行范围，提高了级联并网逆变器应对直流侧光照不均的能力。

技术领域

本发明属于电气工程领域的光伏发电技术，具体涉及一种扩大级联并网逆变器稳定运行范围的调制波混合控制策略。

背景技术

单相级联并网逆变器因其具有模块化的结构，有着以下几个优点：易于灵活拓展电压等级和功率；各模块直流源相互独立，可实现组件级MPPT，光伏利用率高；输出电压为多电平阶梯波，谐波含量低，滤波设计容易。因此成为光伏发电并网的一种新方案。然而，单相级联并网逆变器相互独立直流侧的光伏电池板可能受光照度不同，其功率电压输出特性发生变化，模块间的功率不均衡，功率相对较高的模块易发生过调制，给并网电流引入低频谐波。针对这个问题已有相关研究，文献“M.Chen，Y.Jie，C.Wang，G.Li，L.Qiu andW.Zhong，″Optimized Reactive Power Control of Module Power Imbalance ofCascaded Converter，″in IEEE Open Journal of Power E1ectronics，vol.3，pp.2-12，2022，doi：10.1109/0JPEL.2021.3134958.”(M.Chen，Y.Jie，C.Wang，G.Li，L.Qiu andW.Zhong，“级联变换器模块功率不平衡的无功优化控制”，载于IEEE Open Journal ofPower Electronics，第3卷，第2-12页，2022年，doi：10.1109/OJPEL.2021.3134958.)提出无功补偿控制策略，通过补偿无功角，降低总调制电压幅值，从而避免HB过调制。但这种方法会向电网中注入无功功率，单相级联并网逆变器无法工作在单位功率因数，不符合并网要求。

文献“M.Moosavi，G.Farivar，H.Iman-Eini，and S.M.Shekarabi，“A voltagebalancing strategy with extended operating region for cascaded H-bridgeconverters，”IEEE Trans.Power Electron.，vol.29，n_o.9，pp.5044-5053，Sep.2014”(M.Moosavi，G.Farivar，H.Iman-Eini，and S.M.Shekarabi，“级联H桥变换器的扩展工作区电压平衡策略”，载于IEEE Transactions on Power Electronics，第29卷，第9期，第5044-5053页，2014年9月)提出混合调制策略，能够保证单位功率因数并网条件下，匹配光伏功率与模块的传输功率，避免过调制的发生。但与载波移相调制精确控制直流侧电压不同，混合调制策略难以精确控制各模块的直流侧电压，不利于MPPT的实现，且随着输入功率差异的进一步扩大，会损失光伏发电量。