光伏并网系统中级联多电平逆变

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1、单相光伏并网系统中级联多电平逆变器的研究摘要:针对光伏并网系统的改善输出电压和输出电流波形、降低谐波含量以及提高直流电压的利用率等问题，将级联多电平逆变器应川在光伏并网系统中。在分析级联式多电平逆变器工作原理和其载波移相控制方法的基础上，建立了多DC-DC变换器和多电平逆变器相结合的光伏并网模型，并用Matlab对模型进行了仿真。同时提出了TMS320C2812数字信号处理器(DSP)实现逆变系统的数字化控制方案，实现了多路SFWM脉冲对功率单元级联式逆变器的控制。研究结果表明，该模型具有优良的输山特性和有效的电压

2、利用率。关键词:级联逆变器;光伏并网;数字信号处理器;正弦脉宽调制Researchoncascadedmultilevelinverterofsingle-phrasephotovoltaicpowersystemAbstract:Aimingattheproblemsofimprovingwaveformsofoutputvoltageandoutputcurrent,reducingharmonicsandincreasingtheutili-zationofDCvoltage,thecascademultil

3、evelinverterswereusedinphotovoltaicsystems.Basedonanalyzingtheprincipleofcascadedmulti-levelinverterandthephase-shiftedcarriersinepulsewidthmodulation(SPWM)controlstrategy,anewphotovoltaicgridmodelwithseveralDC-DCconvertersandcascademultilevelinverterwaspropos

4、ed,andthemodelwassimulatedbyMatlab.AndTMS320C2812digitalsiginalprocessor(DSP)wasusedinthissystemtoachievedigitalcontrolprograms,andthemulti-pulseSPWMwhichcancontrolcascadeinverterwasrealized.Theexperimentalresultshowsthatthemodelhasexcellentoutputcharacteristi

5、csandeffectivenessofvoltage.Keywords:cascadedinverter;photovoltaic;digitalsignalprocessor(DSP);sinepulsewidthmodulation(SPWM)引言光伏并网发电系统一般采用电压源PWM逆变器把直流电转化成交流电。逆变器要具有如下特征，例如，能产生高质:W:的输出电压、电流波形，以及低的谐波降，从而降低对电气设备的损害。从高质量的输出电压和降低开关设备频率的角度来看，级联多电平逆变器能够代替传统的电压源PWM逆变

6、器，并且在相同开关频率下具有级联型电路输出电压的谐波含量更低，以及冗长开关状态和功率器件电压应力小［1-2］等优点。本研宂采用多DC-DC变换器和级联多电平逆变器相结合的光伏并网模型，不仅提商了光伏并网发电系统的功率和输出电压质量，同时降低逆变器单位功率的成本,提高系统的灵活性。1单相光伏并网发电系统组成光伏并网发电系统主要由光伏阵列、DC-DC升压电路、DC-AC逆变电路、LC滤波电路DC-DC控制电路和DC-AC控制电路构成。光伏并网发电系统的结构框图如图1所示，其工作过程为:由光伏阵列产生的直流电经过DC-D

7、C变换器升压，进入逆变器主回路，经逆变器转换成交流方波，再经滤波器滤波成为正弦波电压送至电网。本研究采用TMS320F2812控制芯片，控制光伏电池输出功率在最大功率点上，并保证并网逆变器输出的正弦电流与电网电压同步13-5J。2级联多电平电路工作原理2.1级联多电平逆变器拓扑结构经过多年不断地发展，已经研究出多种多电平主电路拓扑结构。较为典型的有3种:二极管箝位型、飞跨电容型和级联多电平逆变器。其中级联多电平逆变器基于传统两电平全桥变换器结构单元，技术成熟，易于模块化，无耑大量的箝位二极管和箝位电容，拓扑结构简单

8、。M2申相级联多电平逆变器拓扑鲇构级联多电平逆变器有多个全桥逆变器组成，单相级联多电平逆变器的拓扑结构如图2所示。多电平逆变器的输出总电压为:Vout=Vl+V24•…+Vn(l试屮:V—每个功率单元输出电压，V=l，2,…，n。图2中的所有的dc电压源是相等的且等于Vdc，则逆变器是对称多电平逆变器。n单元级联多电平逆变器的输出电压电平数为:Nstep=Z