基于PWM和模糊神经MPPT控制下的多电平逆变系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于PWM和模糊神经MPPT控制下的多电平逆变系统，其特征在于，包括：控制系统、断路器、负载和依次连接的光伏阵列、升压电路、三相三电平逆变电路及滤波电路；断路器还与电网连接，断路器与电网连接产生的公共端连接控制系统；控制系统输出第一路连接断路器，控制系统输出第二路连接基于调制的三电平转二电平空间矢量的第一控制器，第一控制器与PWM控制器连接；光伏阵列还连接有MPPT控制器。本发明专利技术实施例能够解决目前多电平逆变器中光伏与中位电压与电流、中点电位不平衡引发电压不平衡，输出电流波形畸变增大，逆变IGBT导通损耗大，MPPT周围的纹波电流大、MPPT跟踪缓慢与逆变效率低的缺点。与逆变效率低的缺点。与逆变效率低的缺点。

【技术实现步骤摘要】
基于PWM和模糊神经MPPT控制下的多电平逆变系统


[0001]本专利技术涉及电力
，尤其涉及一种基于PWM和模糊神经MPPT控制下的多电平逆变系统。

技术介绍

[0002]传统能源在地球上的数量有限，并导致自然资源的大规模退化。这种恶化导致污染和温室气体排放。光伏具有较长的使用寿命，最少的维护，并且不会产生噪音或干扰效果。但是光伏受光伏电池板产生太阳能将取决辐照，阳光入射角，云层、风雨雪、电池温度和负载条件的影响，影响MPPT产生的最大功率的跟踪和预测。现有三电平逆变器器件耐压仅有直流母线电压，一般DC电容电压偏差大、中点电位不平衡会引起逆变输出电流波形畸变增大，低次谐波量增加，很难实现电压平衡，PWM控制的逆变器件IGBT导通损耗大，主桥臂内长时间工作，功率器件热分布温度高，MPPT周围的纹波电流大、MPPT运行缓慢或跟踪效率低的缺点。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种基于PWM和模糊神经MPPT控制下的多电平逆变系统，通过基于模糊神经的MPPT从光伏阵列电路中提取最大功率并控制直流母线电压，基于调制三电平转二电平空间矢量与PWM的积分比例控制器(PI)融合控制，向电网注入具有单位功率因数的正弦输入电流，基于模糊调制三平转二电平空间矢量平衡了中点电位不平衡引发的电压不平衡，因此解决了目前多电平逆变器中还没有全面跟踪监测天气、光伏与中位电压与电流、中点电位不平衡引发电压不平衡，输出电流波形畸变增大，逆变IGBT导通损耗大，温升高，MPPT周围的纹波电流大、MPPT跟踪缓慢与逆变效率低的缺点。在光伏电池串的太阳辐射不相等等多种环境的条件下，保持多电平逆变器输出电流正弦曲线并使其变高不同大气条件下的动态性能，提高了逆变效率，降低了电能质量的THD。
[0004]为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种基于PWM和模糊神经MPPT控制下的多电平逆变系统，包括：控制系统、断路器、负载和依次连接的光伏阵列、升压电路、三相三电平逆变电路及滤波电路；其中，
[0005]所述光伏阵列包括：第一光伏阵列和第二光伏阵列；
[0006]所述升压电路包括：第一升压电路和第二升压电路；
[0007]所述第一升压电路包括：电容C
PV1
、电感L1、开关管S1和二极管D1；
[0008]所述第二升压电路包括：电容C
PV2
、电感L2、开关管S2和二极管D2；
[0009]所述三相三电平逆变电路：串联的电容C1和电容C2、与串联的电容C1和电容C2并联的A相逆变电路、B相逆变电路和C相逆变电路；
[0010]所述滤波电路包括：并联的第一滤波电路、第二滤波电路和第三滤波电路；
[0011]第一光伏阵列与电容C
PV1
并联连接，第一光伏阵列输出正极与电感L1相连，电感L1另一端与开关器件S1的集电极、二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与电容C1的一端连
接，电容C1的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与开关管S2的发射极连接
[0012]第二光伏阵列与电容C
PV2
并联连接，第二光伏阵列输出正极与电感L2相连，电感L2另一端与开关器件S2的集电极、二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与开关器件S1的发射极连接；
[0013]电容C1的另一端与电容C2的一端连接产生的公共端和二极管D2的阴极与开关器件S1的发射极连接产生的公共端连接；
[0014]A相逆变电路包括：四个依次串联的桥臂开关管S
a1
、S
a2
、S
a3
、S
a4
和两个串联的箝位管D
a1
、D
a2
；
[0015]B相逆变电路包括：四个依次串联的桥臂开关管S
b1
、S
b2
、S
b3
、S
b4
和两个串联的箝位管D
b1
、D
b2
；
[0016]C相逆变电路包括：四个依次串联的桥臂开关管S
c1
、S
c2
、S
c3
、S
c4
和两个串联的箝位管D
c1
、D
c2
；
[0017]桥臂开关管S
a1
和桥臂开关管S
a2
的公共端与桥臂开关管S
a3
和桥臂开关管S
a4
的公共端之间并联两个串联的箝位管D
a1
、D
a2
，箝位管D
a1
和箝位管D
a2
的公共端与电容C1和电容C2的公共端连接；
[0018]桥臂开关管S
b1
和桥臂开关管S
b2
的公共端与桥臂开关管S
b3
和桥臂开关管S
b4
的公共端之间并联两个串联的箝位管D
b1
、D
b2
，箝位管D
b1
和箝位管D
b2
的公共端与电容C1和电容C2的公共端连接；
[0019]桥臂开关管S
c1
和桥臂开关管S
c2
的公共端与桥臂开关管S
c3
和桥臂开关管S
c4
的公共端之间并联两个串联的箝位管D
c1
、D
c2
，箝位管D
c1
和箝位管D
c2
的公共端与电容C1和电容C2的公共端连接；
[0020]桥臂开关管S
a2
和桥臂开关管S
a3
连接产生的公共端输出至第一滤波电路；
[0021]桥臂开关管S
b2
和桥臂开关管S
b3
连接产生的公共端输出至第二滤波电路；
[0022]桥臂开关管S
c2
和桥臂开关管S
c3
连接产生的公共端输出至第三滤波电路；
[0023]所述滤波电路的第一输出端与所述负载连接，所述滤波电路的第二输出端与所述断路器连接；
[0024]所述断路器还与电网连接，所述断路器与电网连接产生的公共端连接所述控制系统；
[0025]所述控制系统输出第一路连接所述断路器，所述控制系统输出第二路连接基于调制的三电平转二电平空间矢量的第一控制器，所述第一控制器与PWM控制器连接；
[0026]所述第一控制器，用于采用基于模糊优化的混合中点电位平衡算法，对含有中矢量的区域采用七段开关序列方法调节中点电位，对不含有中矢量的区域采用模糊优化的时间因子分配法调节中点电位；
[0027]所述PWM控制器，用于控制所述三相三电平逆变电路的桥臂开关管的通断逆变；
[0028]所述控制器系统还连接有MPPT控制器；
[0029]所述M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PWM和模糊神经MPPT控制下的多电平逆变系统，其特征在于，包括：控制系统、断路器、负载和依次连接的光伏阵列、升压电路、三相三电平逆变电路及滤波电路；其中，所述光伏阵列包括：第一光伏阵列和第二光伏阵列；所述升压电路包括：第一升压电路和第二升压电路；所述第一升压电路包括：电容C
PV1
、电感L1、开关管S1和二极管D1；所述第二升压电路包括：电容C
PV2
、电感L2、开关管S2和二极管D2；所述三相三电平逆变电路：串联的电容C1和电容C2、与串联的电容C1和电容C2并联的A相逆变电路、B相逆变电路和C相逆变电路；所述滤波电路包括：并联的第一滤波电路、第二滤波电路和第三滤波电路；第一光伏阵列与电容C
PV1
并联连接，第一光伏阵列输出正极与电感L1相连，电感L1另一端与开关器件S1的集电极、二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与电容C1的一端连接，电容C1的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与开关管S2的发射极连接第二光伏阵列与电容C
PV2
并联连接，第二光伏阵列输出正极与电感L2相连，电感L2另一端与开关器件S2的集电极、二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与开关器件S1的发射极连接；电容C1的另一端与电容C2的一端连接产生的公共端和二极管D2的阴极与开关器件S1的发射极连接产生的公共端连接；A相逆变电路包括：四个依次串联的桥臂开关管S
a1
、S
a2
、S
a3
、S
a4
和两个串联的箝位管D
a1
、D
a2
；B相逆变电路包括：四个依次串联的桥臂开关管S
b1
、S
b2
、S
b3
、S
b4
和两个串联的箝位管D
b1
、D
b2
；C相逆变电路包括：四个依次串联的桥臂开关管S
c1
、S
c2
、S
c3
、S
c4
和两个串联的箝位管D
c1
、D
c2
；桥臂开关管S
a1
和桥臂开关管S
a2
的公共端与桥臂开关管S
a3
和桥臂开关管S
a4
的公共端之间并联两个串联的箝位管D
a1
、D
a2
，箝位管D
a1
和箝位管D
a2
的公共端与电容C1和电容C2的公共端连接；桥臂开关管S
b1
和桥臂开关管S
b2
的公共端与桥臂开关管S
b3
和桥臂开关管S
b4
的公共端之间并联两个串联的箝位管D
b1
、D
b2
，箝位管D
b1
和箝位管D
b2
的公共端与电容C1和电容C2的公共端连接；桥臂开关管S
c1
和桥臂开关管S
c2
的公共端与桥臂开关管S
c3
和桥臂开关管S
c4
的公共端之间并联两个串联的箝位管D
c1
、D
c2
，箝位管D
c1
和箝位管D
c2
的公共端与电容C1和电容C2的公共端连接；桥臂开关管S
a2
和桥臂开关管S
a3
连接产生的公共端输出至第一滤波电路；桥臂开关管S
b2
和桥臂开关管S
b3
连接产生的公共端输出至第二滤波电路；桥臂开关管S
c2
和桥臂开关管S
c3
连接产生的公共端输出至第三滤波电路；所述滤波电路的第一输出端与所述负载连接，所述滤波电路的第二输出端与所述断路器连接；所述断路器还与电网连接，所述断路器与电网连接产生的公共端连接所述控制系统；
所述控制系统输出第一路连接所述断路器，所述控制系统输出第二路连接基于调制的三电平转二电平空间矢量的第一控制器，所述第一控制器与PWM控制器连接；所述第一控制器，用于采用基于模糊优化的混合中点电位平衡算法，对含有中矢量的区域采用七段开关序列方法调节中点电位，对不含有中矢量的区域采用模糊优化的时间因子分配法调节中点电位；所述PWM控制器，用于控制所述三相三电平逆变电路的桥臂开关管的通断逆变；所述控制器系统还连接有MPPT控制器；所述MPPT控制器用于，基于当前的状态数据和预设的神经网络模型，得到最大功率点对应的参考电压V
REF
和参考电流I
REF
，并基于参考电压V
REF
和参考电流I
REF
得到PWM控制信号，以进行最大功率跟踪；其中，所述状态数据包括：辐照度，空气温度、光伏温度、风速、开路电压、短路电流、光伏输入电压、光伏输入电流和光伏输入功率，所述神经网络模型是根据系统在不同工况下的历史状态数据及对应的系统运行在最大功率点处对应输出的电压和电流训练得到的。2.如权利要求1所述的基于PWM和模糊神经MPPT控制下的多电平逆变系统，其特征在于，所述控制所述三相三电平逆变电路的桥臂开关管的通断逆变，包括：设j相位的桥臂开关管S
j1
、S
j2
、S
j3
、S
j4
的开关状态分别为q
j1
、q
j2
、q
j3
、q
j4
，则开关状态q
j1
、q
j3
互补，开关状态q
j2
、q
j4
互补；将电容C2产生的电压V
C2
与(V
C1
+V
C2
)/2进行比较的结果输入第一PI控制器，第一PI控制器输出分布比率μ，分布比率μ输入电压V
h
控制器，电压V
h
控制器根据预设的方程式得到输入电压V
h
，并将输入电压V
h
分别添加到三个参考电压；将直流端口电压V
dc
与目标电压V
dc
*进行比较输出的结果输入第二PI控制器，第二PI...

【专利技术属性】
技术研发人员：易永利，李建宇，郑思源，林世溪，刘主光，陈显辉，高一波，杨斌浩，张杰，王晓，李炜，谢华森，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司温州供电公司，
类型：发明
国别省市：