一种双输入光伏并网多电平逆变装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种双输入光伏并网多电平逆变装置及其控制方法，所述双输入光伏并网多电平逆变装置包括：开关电容单元Ⅰ，与直流输入电源Vin1并联连接，用于对直流输入电源Vin1进行升压转换，生成第一多阶梯电压；开关电容单元Ⅱ，与直流输入电源Vin2并联连接，用于对直流输入电源Vin2进行升压转换，生成第二多阶梯电压；六开关H桥单元，分别与开关电容单元Ⅰ和开关电容单元Ⅱ并联连接，用于对第一多阶梯电压和第二多阶梯电压进行正负极性转换后输出至负载。本发明专利技术大大提高了直流电源利用率和功率器件复用率，解决了直流电源的功率平衡问题，提高了整个逆变系统集成度和输入端口容错性，具有输出电平多、输入端口灵活和控制简便的优点。

A Dual-input Photovoltaic Grid-connected Multilevel Inverter and Its Control Method

【技术实现步骤摘要】
一种双输入光伏并网多电平逆变装置及其控制方法
本专利技术涉及电能变换与新能源发电领域，具体的说，涉及了一种双输入光伏并网多电平逆变装置及其控制方法。
技术介绍
近年来，随着环境污染和能源危机等问题日益加重，现代化的能源需求日益增长，能源短缺问题逐渐凸显出来，发展新能源和可再生能源是人类实现可持续发展所必须采取的措施。可再生清洁能源如光伏发电和风力发电等的重要性渐渐凸显，光伏并网发电已经成为太阳能利用的重要形式，逆变并网技术及其对电网质量的影响正得到人们的广泛关注。并网发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统，综合能源利用系统中存在大量的输入单元，对多能源的集成，目前大多采用多端口集成变换器等。端口集成变换器能够将多个输入端口集成在一起，并实现多个输入端口之间的功率管理和控制，具有高集成度、高变换效率、低体积成本的优点，收到广泛重视。但是，传统的双端口逆变器每个输入单元均需要一个独立的逆变器，每个输入单元对应的逆变器之间不关联，导致输入端口不灵活，电能利用率低；且存在器件数量多、占地面积大、供电可靠性差、功率密度低等缺点。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双输入光伏并网多电平逆变装置，设置在直流输入电源Vin1、直流输入电源Vin2与负载之间，其特征在于：包括开关电容单元Ⅰ、六开关H桥单元和开关电容单元Ⅱ；所述开关电容单元Ⅰ，与所述直流输入电源Vin1并联连接，用于对所述直流输入电源Vin1进行升压转换，生成第一多阶梯电压；所述开关电容单元Ⅱ，与所述直流输入电源Vin2并联连接，用于对所述直流输入电源Vin2进行升压转换，生成第二多阶梯电压；所述六开关H桥单元，分别与所述开关电容单元Ⅰ和所述开关电容单元Ⅱ并联连接，用于对所述第一多阶梯电压和所述第二多阶梯电压进行正负极性转换后输出至所述负载。

【技术特征摘要】
1.一种双输入光伏并网多电平逆变装置，设置在直流输入电源Vin1、直流输入电源Vin2与负载之间，其特征在于：包括开关电容单元Ⅰ、六开关H桥单元和开关电容单元Ⅱ；所述开关电容单元Ⅰ，与所述直流输入电源Vin1并联连接，用于对所述直流输入电源Vin1进行升压转换，生成第一多阶梯电压；所述开关电容单元Ⅱ，与所述直流输入电源Vin2并联连接，用于对所述直流输入电源Vin2进行升压转换，生成第二多阶梯电压；所述六开关H桥单元，分别与所述开关电容单元Ⅰ和所述开关电容单元Ⅱ并联连接，用于对所述第一多阶梯电压和所述第二多阶梯电压进行正负极性转换后输出至所述负载。2.根据权利要求1所述的双输入光伏并网多电平逆变装置，其特征在于：所述开关电容单元Ⅰ包括开关器件S1.1、开关器件S1.2、开关器件S1.3、开关器件S1.4、二极管D1、电容C1.1和电容C1.2；所述开关电容单元Ⅱ包括开关器件S2.1、开关器件S2.2、开关器件S2.3、开关器件S2.4、二极管D2、电容C2.1和电容C2.2；其中，所述开关器件S1.1的输入端连接所述直流输入电源Vin1的正输出端，所述开关器件S1.1的输出端连接所述二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极连接分别所述开关器件S1.2的输入端和所述电容C1.1的阳极，所述开关器件S1.2的输出端分别连接所述开关器件S1.3的输入端和所述电容C1.2的阳极，所述开关器件S1.3的输出端分别连接所述电容C1.1的阴极和所述开关器件S1.4的输入端，所述电容C1.2的阴极分别连接所述开关器件S1.4的输出端和所述直流输入电源Vin1的负输出端；所述开关器件S2.1的输入端连接所述直流输入电源Vin2的正输出端，所述开关器件S2.1的输出端连接所述二极管D2的阳极，所述二极管D2的阴极连接分别所述开关器件S2.2的输入端和所述电容C2.1的阳极，所述开关器件S2.2的输出端分别连接所述开关器件S2.3的输入端和所述电容C2.2的阳极，所述开关器件S2.3的输出端分别连接所述电容C2.1的阴极和所述开关器件S2.4的输入端，所述电容C2.2的阴极分别连接所述开关器件S2.4的输出端和所述直流输入电源Vin2的负输出端。3.根据权利要求2所述的双输入光伏并网多电平逆变装置，其特征在于：所述六开关H桥单元包括由开关器件T1和开关器件T2构成的桥臂Ⅰ，由开关器件T3和开关器件T4构成的桥臂Ⅱ，开关器件T5和开关器件T6；所述桥臂Ⅰ的中点作为该双输入光伏并网多电平逆变装置第一输出端，所述桥臂Ⅱ的中点作为该双输入光伏并网多电平逆变装置第二输出端；该双输入光伏并网多电平逆变装置第一输出端和该双输入光伏并网多电平逆变装置第二输出端连接到所述负载或交流电网；其中，所述开关器件T1的输入端分别连接所述开关器件T5的输入端和所述电容C1.1的阳极，所述开关器件T1的输出端分别连接所述开关器件T2的输入端和该双输入光伏并网多电平逆变装置第一输出端；所述开关器件T3的输出端分别连接所述开关器件T5的输出端和所述开关器件S2.4的输出端，所述开关器件T3的输入端分别连接所述开关器件T4的输出端和该双输入光伏并网多电平逆变装置第二输出端；所述开关器件T2的输出端分别连接所述开关器件T6的输出端和所述开关器件S1.4的输出端，所述开关器件T4的输入端分别连接所述开关器件T6的输入端和所述电容C2.1的阳极。4.根据权利要求3所述的双输入光伏并网多电平逆变装置，其特征在于，还包括调制驱动单元，所述调制驱动单元包括驱动电路和PWM生成电路；所述驱动电路的输出端连接各个开关器件，所述驱动电路的输入端连接所述PWM生成电路。5.根据权利要求4所述的双输入光伏并网多电平逆变装置，其特征在于，还包括反馈控制单元，所述反馈控制单元包括：电压采集单元，连接所述双输入光伏并网多电平逆变装置的输出端，实时采集所述双输入光伏并网多电平逆变装置输出的电压信号；锁相环，连接所述电压采集单元，对所述双输入光伏并网多电平逆变装置输出的电压信号进行锁相，获得所述双输入光伏并网多电平逆变装置的相位角；乘法器，经过cos运算的所述相位角与电流给定值，通过所述乘法器进行结合，获得目标电流信号；电流采集单元，连接所述双输入光伏并网多电平逆变装置的输出端，实时采集所述双输入光伏并网多电平逆变装置输出的电流信号；减法器，连接所述电流采集单元和所述乘法器，将所述电流信号与所述目标电流信号通过减法器相减，获得调节电流信号；PR控制器，连接所述减法器和所述PWM生成电路，将所述调节电流信号转换为目标控制信号并传输至所述PWM生成电路。6.一种双输入光伏并网多电平逆变装置的控制方法，应用于权利要求3所述的双输入光伏并网多电平逆变装置，其特征在于：该双输入光伏并网多电平逆变装置设置六种输入信号：输入信号Ⅰ、输入信号Ⅱ、输入信号Ⅲ、输入信号Ⅳ、输入信号Ⅴ和输入信号Ⅵ；该双输入光伏并网多电平逆变装置对应设置六种控制模式：控制模式Ⅰ、控制模式Ⅱ、控制模式Ⅲ、控制模式Ⅳ、控制模式Ⅴ和控制模式Ⅵ。7.根据权利要求6所述的双输入光伏并网多电平逆变装置的控制方法，其特征在于：控制模式Ⅰ所述直流输入电源Vin1或者所述直流输入电源Vin2单独供电，该双输入光伏并网多电平逆变装置设置五种工作模态；控制模式Ⅱ所述直流输入电源Vin1与所述直流输入电源Vin2输出电压比例为1:1，该双输入光伏并网多电平逆变装置设置九种工作模态；控制模式Ⅲ所述直流输入电源Vin1与所述直流输入电源Vin2输出电压比例为1:2，该双输入光伏并网多电平逆变装置设置十三种工作模态；控制模式Ⅳ所述直流输入电源Vin1与所述直流输入电源Vin2输出电压比例为1:3，该双输入光伏并网多电平逆变装置设置十七种工作模态；控制模式Ⅴ所述直流输入电源Vin1与所述直流输入电源Vin2输出电压比例为2:1，该双输入光伏并网多电平逆变装置设置十三种工作模态；控制模式Ⅵ所述直流输入电源Vin1与所述直流输入电源Vin2输出电压比例为3:1，该双输入光伏并网多电平逆变装置设置十七种工作模态。8.根据权利要求7所述的双输入光伏并网多电平逆变装置的控制方法，其特征在于：所述直流输入电源Vin1与所述直流输入电源Vin2输出电压比例为1:3，该双输入光伏并网多电平逆变装置设置十七种工作模态，包括：工作模态1、工作模态2、工作模态3、工作模态4、工作模态5、工作模态6、工作模态7、工作模态8、工作模态9、工作模态10、工作模态11、工作模态12和工作模态13，其中：工作模态1，设置：所述开关电容单元Ⅰ的开关器件S1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王要强，周成龙，梁军，王克文，章健，秦明，董亮辉，袁艺森，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41