非隔離T型三電平光伏逆變器關鍵控制技術研究.pdf

1、可再生能源是解決環(huán)境污染和能源危機的重要途徑，太陽能因其儲量大、設備安裝便利和規(guī)模靈活而被公認為是21世紀新能源發(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)或負載之間的能量變換接口，對光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和高質量運行具有重要作用。但是存在的諧波大、效率低等問題歷來是學術界和企業(yè)界的公認難題，T型三電平逆變器籍其獨特的拓撲優(yōu)勢成功解決這一難題，應用前景廣闊。然而，與T型三電平光伏逆變器相關的理論和技術尚未完善，制約了其在光伏并網(wǎng)發(fā)

2、電系統(tǒng)中的應用，具體表現(xiàn)在拓撲結構及其調制策略、并聯(lián)零序環(huán)流抑制策略以及漏電流抑制技術等方面關鍵問題亟需解決。
　　因此，本文以非隔離T型三電平光伏逆變器為研究對象，從T型三電平新拓撲、零序環(huán)流、漏電流等方面開展研究，實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的“高效率、高可靠性、低諧波、低成本”性能指標和功能要求，以期為光伏發(fā)電系統(tǒng)中大規(guī)模應用奠定基礎。論文的主要研究與創(chuàng)新如下:
　　針對小功率兩級式拓撲結構存在器件多、效率低等問題，本文提出一種Z

3、源T型三電平逆變拓撲及其新型空間矢量調制(space vector modulation，SVM)方法，實現(xiàn)Z源T型三電平逆變器升壓、中點平衡和逆變。該調制方式采用簡單化的SVM方法，通過調節(jié)直通占空比和狀態(tài)轉換時間分別實現(xiàn)不同升壓比和中點平衡控制。仿真和實驗驗證所提拓撲和調制正確性和有效性。
　　針對大功率光伏并網(wǎng)逆變器輕載效率低的問題，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并聯(lián)拓撲，該拓撲能夠增加光伏發(fā)電系統(tǒng)容量

4、、可靠性和效率。但隨之而來的零序環(huán)流會導致輸出電流畸變甚至導致系統(tǒng)崩潰。特別是中點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，然后通過實時調整SVM中小矢量作用時間實現(xiàn)零序環(huán)流抑制。其與傳統(tǒng)PI控制相比，消除了扇區(qū)變化帶來的零序環(huán)流尖峰。其次，針對T型三電平逆變器固有的直流側電容中點電位不平衡問題，通過增加或者減少小矢量作用時間實現(xiàn)

5、中點電位平衡控制。仿真和實驗表明:新型SVM和無差拍控制策略能夠在不同電流情況下均能很好地實現(xiàn)零序環(huán)流抑制和中點電位控制。
　　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)流模型的基礎上，設計了PI加前饋控制器，通過調節(jié)小矢量時間消除了零軸環(huán)流擾動。并采用雙采樣法增加零軸零序電流控制帶寬。實驗結果驗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