非隔離T型三電平光伏逆變器關(guān)鍵控制技術(shù)研究.pdf

1、可再生能源是解決環(huán)境污染和能源危機(jī)的重要途徑，太陽(yáng)能因其儲(chǔ)量大、設(shè)備安裝便利和規(guī)模靈活而被公認(rèn)為是21世紀(jì)新能源發(fā)展的主流方向。光伏逆變器作為光伏發(fā)電單元與電網(wǎng)或負(fù)載之間的能量變換接口，對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和高質(zhì)量運(yùn)行具有重要作用。但是存在的諧波大、效率低等問(wèn)題歷來(lái)是學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的公認(rèn)難題，T型三電平逆變器籍其獨(dú)特的拓?fù)鋬?yōu)勢(shì)成功解決這一難題，應(yīng)用前景廣闊。然而，與T型三電平光伏逆變器相關(guān)的理論和技術(shù)尚未完善，制約了其在光伏并網(wǎng)發(fā)

2、電系統(tǒng)中的應(yīng)用，具體表現(xiàn)在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其調(diào)制策略、并聯(lián)零序環(huán)流抑制策略以及漏電流抑制技術(shù)等方面關(guān)鍵問(wèn)題亟需解決。
　　因此，本文以非隔離T型三電平光伏逆變器為研究對(duì)象，從T型三電平新拓?fù)洹⒘阈颦h(huán)流、漏電流等方面開(kāi)展研究，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的“高效率、高可靠性、低諧波、低成本”性能指標(biāo)和功能要求，以期為光伏發(fā)電系統(tǒng)中大規(guī)模應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。論文的主要研究與創(chuàng)新如下:
　　針對(duì)小功率兩級(jí)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在器件多、效率低等問(wèn)題，本文提出一種Z

3、源T型三電平逆變拓?fù)浼捌湫滦涂臻g矢量調(diào)制(space vector modulation，SVM)方法，實(shí)現(xiàn)Z源T型三電平逆變器升壓、中點(diǎn)平衡和逆變。該調(diào)制方式采用簡(jiǎn)單化的SVM方法，通過(guò)調(diào)節(jié)直通占空比和狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間分別實(shí)現(xiàn)不同升壓比和中點(diǎn)平衡控制。仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所提拓?fù)浜驼{(diào)制正確性和有效性。
　　針對(duì)大功率光伏并網(wǎng)逆變器輕載效率低的問(wèn)題，本文采用非隔離T型三電平并網(wǎng)逆變器直流和交流公共母線(xiàn)并聯(lián)拓?fù)?，該拓?fù)淠軌蛟黾庸夥l(fā)電系統(tǒng)容量

4、、可靠性和效率。但隨之而來(lái)的零序環(huán)流會(huì)導(dǎo)致輸出電流畸變甚至導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。特別是中點(diǎn)電位和零序電流相互耦合，使得抑制難度劇增。為此本文提出一種新型T型三電平逆變器并聯(lián)環(huán)流抑制無(wú)差拍控制方法。首先建立了T型三電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)環(huán)流模型，然后通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)整SVM中小矢量作用時(shí)間實(shí)現(xiàn)零序環(huán)流抑制。其與傳統(tǒng)PI控制相比，消除了扇區(qū)變化帶來(lái)的零序環(huán)流尖峰。其次，針對(duì)T型三電平逆變器固有的直流側(cè)電容中點(diǎn)電位不平衡問(wèn)題，通過(guò)增加或者減少小矢量作用時(shí)間實(shí)現(xiàn)

5、中點(diǎn)電位平衡控制。仿真和實(shí)驗(yàn)表明:新型SVM和無(wú)差拍控制策略能夠在不同電流情況下均能很好地實(shí)現(xiàn)零序環(huán)流抑制和中點(diǎn)電位控制。
　　基于上述研究成果，研究了含LCL濾波器T型三電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)零序環(huán)流抑制方法，在分析環(huán)流模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了PI加前饋控制器，通過(guò)調(diào)節(jié)小矢量時(shí)間消除了零軸環(huán)流擾動(dòng)。并采用雙采樣法增加零軸零序電流控制帶寬。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了新算法能夠在輸出電流不同工況下很好地抑制零序環(huán)流。
　　非隔離型T型三電平光伏并