三相级联H桥光伏逆变器相间功率均衡控制方法技术

本发明专利技术公开了一种三相级联H桥光伏逆变器相间功率均衡控制方法，其目的是解决三相级联H桥光伏逆变器直流侧光伏组件输入功率不平衡造成并网电流畸变的问题。该方法包括(1)总直流侧电压控制，用来实现H桥单元总直流侧电压跟踪其总最大功率点电压并得到系统有功电流指令值；(2)网侧电流控制，能够实现有功电流和无功电流的独立控制并产生三相逆变器调制波信号；(3)相间功率均衡控制，通过相间电压调节器使每相总电压的实际值跟踪其指令电压,得到每相总电压的调节因子以此修正逆变器调制波信号，并据此分配H桥单元输出模式，从而实现相间功率均衡控制。该方法能够较好地适应各种工况，并在较大范围内抑制相间功率不均衡。

【技术实现步骤摘要】
三相级联H桥光伏逆变器相间功率均衡控制方法
本专利技术涉及一种三相级联H桥光伏逆变器相间功率均衡控制方法，属于级联型光伏逆变器功率均衡控制

技术介绍
光伏并网发电由于其提供清洁能源，且环境友好而备受关注。面对如何提高光伏系统效率、降低发电成本等问题，级联H桥多电平逆变器由于其模块化易拓展、系统效率高、并网电流总谐波失真(THD)小等优势而成为研究的热点。此外，级联H桥多电平逆变器每个功率单元需要独立的直流电源，正好符合光伏组件发电的特点，使得单个光伏组件的MPPT控制成为可能，进一步提高系统的发电效率。因此，级联H桥多电平逆变器在光伏发电并网应用中有独特的优势。虽然三相级联H桥光伏逆变器的各级功率单元可通过独立的MPPT控制提高光伏发电的效率，但受光照、温度以及光伏组件老化程度等外界因素影响，各光伏组件输入至逆变器的功率不同，导致三相相间功率不平衡，从而造成并网电流畸变。因此，为了保证三相级联H桥光伏逆变器在光照强度和光伏组件之间不匹配条件下的稳定运行，采取一定的相间功率均衡控制具有突出的工程意义。为此，国内外学者们在三相级联H桥光伏逆变器相间功率均衡控制方面做了很多的研究本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相级联H桥光伏逆变器相间功率均衡控制方法，所述的三相级联H桥光伏逆变器包括ABC三相，每相由N个带有光伏组件的H桥单元和电感LS组成，其特征在于，本控制方法包括总直流侧电压控制、网侧电流控制和相间功率均衡控制，步骤如下：步骤1，总直流侧电压控制步骤1.1，分别对A、B、C三相中的每个H桥单元的直流侧电压采样并经过100Hz陷波器滤波，得到每个H桥单元的直流侧电压实际值并分别记为VPVAi,VPVBi,VPVCi，其中，A、B、C分别表示逆变器的三相电路，即A相，B相，C相，i＝1,2,3...N；采样三相电网电压实际值并分别记为Vgrid_A,Vgrid_B,Vgrid_C，采样三相...

【技术特征摘要】
1.一种三相级联H桥光伏逆变器相间功率均衡控制方法，所述的三相级联H桥光伏逆变器包括ABC三相，每相由N个带有光伏组件的H桥单元和电感LS组成，其特征在于，本控制方法包括总直流侧电压控制、网侧电流控制和相间功率均衡控制，步骤如下：步骤1，总直流侧电压控制步骤1.1，分别对A、B、C三相中的每个H桥单元的直流侧电压采样并经过100Hz陷波器滤波，得到每个H桥单元的直流侧电压实际值并分别记为VPVAi,VPVBi,VPVCi，其中，A、B、C分别表示逆变器的三相电路，即A相，B相，C相，i＝1,2,3...N；采样三相电网电压实际值并分别记为Vgrid_A,Vgrid_B,Vgrid_C，采样三相电网电流实际值并分别记为Igrid_A,Igrid_B,Igrid_C；步骤1.2，通过对A、B、C三相中每个H桥单元直流侧进行最大功率点跟踪控制，得到每个H桥单元的直流侧电压指令值，分别记为VPVAi*,VPVBi*,VPVCi*；步骤1.3，通过电压调节器，计算得到电网有功电流的指令值其计算式为：其中，KVP为电压调节器比例系数，KVI为电压调节器积分系数，s为拉普拉斯算子，分别为A、B、C三相中的N个H桥单元的直流侧电压实际值之和，分别为A、B、C三相中的N个H桥单元的直流侧电压指令值之和；步骤2，网侧电流控制步骤2.1，对步骤1.1中采样的三相电网电压实际值Vgrid_A,Vgrid_B,Vgrid_C进行锁相获得电网电压相位θ和电网频率ω；通过同步旋转坐标变换将步骤1.1中采样的三相电网电压实际值Vgrid_A,Vgrid_B,Vgrid_C转换成旋转坐标系下的电网电压有功分量Vd和电网电压无功分量Vq；通过同步旋转坐标变换将步骤1.1中采样的电网电流实际值Igrid_A,Igrid_B,Igrid_C转换成旋转坐标系下的电网电流有功分量Id和电网电流无功分量Iq；电网电压有功分量Vd和电网电压无功分量Vq计算式为：电网电流有功分量Id和电网电流无功分量Iq计算式为：步骤2.2，设逆变器并网无功电流指令值为0，分别通过有功电流调节器和无功电流调节器，计算得到d轴PI调节值Ed和q轴PI调节值Eq，其计算式分别为：其中，KiP为有功电流调节器比例系数，KiI为无功电流调节器积分系数；步骤2.3，根据步骤2.1得到的电网电压有功分量Vd、电网电压无功分量Vq、电网电流有功分量Id、电网电流无功分量Iq、电网电压频率ω和步骤2.2中得到的d轴PI调节值Ed和q轴PI调节值Eq，计算得到d轴电压控制值Ud和q轴电压控制值Uq，如下式所示：其中，LS为滤波电感；步骤2.4，将步骤2.3得到的d轴电压控制值Ud和q轴电压控制值Uq经过同步旋转坐标系逆变换得到自然坐标系下逆变器三相调制波信号Vra,Vrb,Vrc，其计算式为：步骤3，相间功率均衡控制步骤3.1，根据步骤1.1得到的每个H桥单元的直流侧电压实际值VPVAi,VPVBi,VPVCi和步骤1.2得到的每个H桥单元的直流侧电压指令值VPVAi*,VPVBi*,VPVCi*，计算得到每相总电压的均衡系数Coefficient_A,Coefficient_B,Coefficient_C，如下式所示：其中，为每相N个H桥单元的直流侧电压实际值之和，为每相N个H桥单元的直流侧电压指令值之和，i＝1,2,3...N；步骤3.2，通过相间电压调节器，计算得到每相总电压的调节因子Factor_A,Factor_B,Factor_C，其计算式为：其中KVP_Phase为相间电压调节器比例系数，KiI_Phase为相间电压调节器积分系数；步骤3.3，根据步骤2.4得到的逆变器三相调制波信号Vra,Vrb,Vrc和步骤3.2得到的每相总电压的调节因子Factor_A,Factor_B,Factor_C，计算得到修正后的三相调制波信号其计算式为：步骤3.4，根据步骤1.1中采样得到的每个H桥单元的直流侧电压实际值VPVAi,VPVBi,VPVCi与步骤1.2中得到的每个H桥单元的直流侧电压指令值VPVAi*,VPVBi*,VPVCi*，计算得到每个H桥单元直流侧电压误差值△VAi,△VBi,△VCi，其计算式为：其中，i＝1,2,3...N；步骤3.5，将步骤3.4中得到的A相N个H桥单元的直流侧电压误差值△VAi按照数值大小进行升序排列，并用电压误差序列号j＝1,2,3...N进行标注，然后根据电压误差序列号j对其对应的N个H桥单元的直流侧电压实际值VPVAi重新进行排序，得到N个A相排序后的直流侧电压实际值并记为VAj；按照与A相相同的步骤，得到N个B相排序后的直流侧电压实际值并记为VBj；按照与A相相同的步骤，得到N个C相排序后的直流侧电压实际值并记为VCj；步骤3.6，根据步骤3.5中得到的A相N个排序后的直流侧电压实际值VAj将逆变器A相调制波信号分成N个电压区间，判断当前逆变器A相调制波信号所处的电压区间Ka，其中A相电压区间Ka定义为Ka＝1,2,3...N；按照与A相相同的步骤，判断当前逆变器B相调制波信号所处的电压区间Kb，其中B相电压区间Kb定义为Kb＝1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴，毛旺，赵涛，胡玉华，王付胜，戴之强，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34