基于级联型光伏并网逆变器的研究

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1、基于级联型光伏并网逆变器的研究StudyonCascadedPhotovoltaicGrid-connectedInverter高飞GAOFei(承德市公路管理处，承德067000)(ChengdeHighwayDepartment,Chengde067000，China)摘要院为了实现光伏高压并网发电，木文提出了一种新型的并网逆变器一一一级联型光伏并网逆变器。针对级联型光伏并网逆变器提出了一种简单有效的并网控制算法；最后MATLAB/SIMULINK10.0仿真结果表明了所提出的控制算法的有效性和正确性且该逆变器A有很高的并网功率因数。Abstract:Inordertoachie

2、vephotovoltaichighvoltagetoconnectthegrid,thispaperproposedanovelgrid-connectedinverter:cascadedphotovoltaicgrid-connectedinverter.Next,thispaperalsoputforwardsaverysimpleandeffectivecontrolstrategyforcascadedphotovoltaicgrid-connectedinverter.Finally,MATLAB/SIMULINK10.0hasverifiedtheperformanc

3、eofproposedcontrolstrategy,andthisnovelinverterhasveryhighgrid-connectedpowerfactor.关键词院光伏;级联逆变器;并网;控制Keywords:photovoltaic;cascadedinverter；grid-connected；control中图分类号院F270.7文献标识码院A文章编号院1006-4311(2014)21-0040-030引言太阳能是一种高效的可再生的无污染的清洁能源，采用太阳能光伏供电系统对各级公路的监控系统、隧道通风照明系统供电将是未来发展的方向。特別是在我国丙部地区、高海拔山区

4、由于光照充足，在公路两旁安装太阳能电池板，一方面可以为公路监控系统、隧道通风照明系统供电，另一方面可以把多余的电储存起来反馈到电网来缓解其它地方的供电压力［1-2］。而在整个光伏发电系统中，光伏阵列只有通过并网逆变器才能和电网相连，逆变器的主要功能就是把光伏阵列输出的直流电转换为符合电网技术性能指标的交流电能并传送给电网［3］。在整个光伏并网系统中，并网逆变器性能的优良是决定其是否能够安全、可靠、稳定、高效运行的主要因素，同吋也对整个系统的使用寿命奋较大的影响。随着输电功率等级的不断增大，一般采用高压并网发电，这样可以减少输电线路产生的热损耗，所以研究光伏发电的高压并网技术具有很重要

5、的现实意义［4-5］。通常的高压并网技术需要在逆变电路后面加上高频变压器等升压装置。这些装置一方面会导致多余的损耗，另一方面会使得整个并网发电系统的结构变的复杂，控制算法也变得更加困难。为了克服上述缺点，本文提出了一种新型的光伏并网发电系统级联型逆变器光伏并网发电系统。级联型逆变器具奋输出电压高、谐波畸变小的优点，不需要使用升压变压器就可以得到很高的电压。艽基本原理就是每个光伏阵列通过一个H桥逆变器把直流电逆变成交流电，然后把这些H桥输出端串联起来就得到了高压交流，然后直接并接在高压电网上［6】。1级联型光伏并网逆变器及控制1.1级联型光伏并网逆变器主拓扑如图1所示为三相级联型并网逆

6、变器的拓扑结构包括A、B、C三相。每相由N个H桥单元组成；H桥单元的拓扑结构如图1所示，每个H桥单元包括一个光伏阵列和四个带反并联二极管由式（2）可以看出输出电压的幅值变为了原来的N倍，因此级联型逆变器可以把多个光伏阵列的输出电压串联起来直接获得高交流电压，进而可以不再使用升压装置即可实现高压直接并网，简化了光伏发电系统并网的结构和控制算法的复杂度。1.2级联型光伏并网逆变器的控制策略首先假设每个光伏阵列经过最大功率跟踪变换后输出稳定的直流电流Vdc,并II三相电网电压对称II稳定。稳定状态下，由基尔霍夫电压定律（KVL）可得如下方程：器控制框图如图2所示。通过以上分析，在dq坐标系

7、下解耦后的并网电流是相互独立的。从控制框图中可以看出在电流控制中增加了图3为级联型光伏并网逆变器A相输出电压，从图中可以看出电压的最大值为400V，恰好等于两个单元直流电压之和；同吋可以看出输出电压为为5电平电压；这有效的验证了上述分析的正确性，即N单元级联型并网逆变器输出为2N+1个电平。随着级联单元数B的增加，输出电压电平数越多，越更接近正弦波；这样可以减少滤波电感的值从而减小了装置体积同吋降低了系统的成本。要实现光伏并网，必须使逆变器输出的并网电流与