基于可再生能源三电平并网变流器的研制.pdf

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1、第44卷第6期电力电子技术Vo1．44．No．62010年6月PowerElectronicsJune2010基于可再生能源三电平并网变流器的研制易映萍，姚为正，刘普，胡四全(1．上海理工大学，上海200093；2．许继集团，河南许昌461000)摘要：为满足可再生能源发出的电能高压并网要求，研制了高性能三电平并网变流器。详细介绍了该二极管箝位型三电平并网变流器的系统构成及工作原理，并对电压环、电流环的双环控制策略和控制电路进行了研究，提出了一种改进型SVM调制方法来平衡中点电压。在此基础上，研制了一台20kW／380V并网变流器样机，进行了相应的实验研究。实验结果表明，该变流器能够保证中

2、点电压平衡，可以实现单位功率因数并网和注入电网的电流为正弦波，具有优良的并网性能。关键词：变流器；双环控制；中点电压平衡中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000一lo0X(20lO)06一O093—02DevelopmentofThree--levelGrid-·connectedConverterBasedonRenewableEnergyYIYing—ping，YAOWei-zheng，LIUPu，HUSi-quan(1．UniversityofshanghaiforScienceandTechonogy，Shanghai，200093；2．XujiGroup，Xuchan

3、g461000，China)Abstract：Ahigh—performancegridconvenerisdevelopedtomeettheneedsofelectricitychangedfromrenewableenergyconnectingwithgrid．Thepaperintroducesthesystemstructureandwokingprincipleofdiode—clampedthreelevelconvea—er，studiesthecircuitsoftheconve~erandcontrolstrategyofvoltageandcurrentloop，p

4、roposedaadvancedSVMmethodtobanlanceneutral—pointvoltage．Aprototypeof20kW／380Vconve~erisdevelopedandcorespondingexperimentshowsthatthedevicecanachievethebalanceofneutral-pointvoltage，unitypowerfactorandthecurrentofgird—sideissinewave．Aboveall，ithasanexcellentgrid-connectedcharacteristics．Keywords：c

5、onve~er；dual—loopcontrol；neutral—pointvoltagebalanceVVVSS56JJ1引言筘位二极管，。，C，：构成LCL滤波器。与传统两电随着经济的高速发展以及化石能源的枯竭。电平拓扑相比采用二极管箝位的三电平拓扑除可提高力供需矛盾日趋突出。发展可再生能源已成为人类直流侧电压外，还可提高等效开关频率，减小开关损社会的共识，而如何把太阳能、风能等可再生能源发耗，降低开关器件开关应力，降低并入电网电流出的电能高效率高质量地回馈到电网成为目前电力THD，减少滤波电抗器容量，且控制方式更为灵活。电子专业研究的重点和热点。风力发电、光伏发电等VS1J由于其发出

6、的电能不符合直接并网条件，需通过并VS2]网变流器才能实现并网。随着可再生能源的迅速发ⅢC展，发电机组容量大幅提升，人们对高压并网变流器3JJJl“J的需求越来越迫切。三电平并网变流器的应用是实现高压并网的有效途径Ⅲ。采用二极管箝位结构，研VS4_】本VS8J本VSl2J制了一台20kW／380V三电平并网变流器，该变流图1二极管箝位三电平并网变流器电路拓扑器不仅能用于可再生能源发电并网，还可用于电力3控制策略牵引、通用变频器、储能系统与电网互联等。并网逆变器得控制目标是使网侧功率因数为l2系统结构并减少流入电网电流谐波，为此必须保证直流侧中研制的并网变流器将直流侧电能传给交流电点电压平衡

7、。在该前提下，采用电压外环、电流内环网，其直流侧电压为600V，交流电压为380V。图1的双环控制，外环输出作为内环给定，内环的作用按示出二极管箝位三电平并网变流器电路拓扑。工作照外环的输出指令进行跟踪．可实现单位功率因数，时，通过控制开关管VS～VS的开通关断来实现不无功补偿等。图2示出系统控制框图，其中电流内环同的控制策略。C，C：为直流滤波电容，VD～VD为是整个控制系统的核心。在充分考虑系统的抗扰性与快速性后，内