单级模块化多电平光伏并网逆变器研究.pdf

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1、第47卷第8期电力电子技术Vo1．47，No．82013年8月PowerElectronicsAugust2013单级模块化多电平光伏并网逆变器研究申科，王建赜，纪延超，蔡兴国(哈尔滨工业大学，电气工程及自动化学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：提出了基于模块化多电平变换器(MMC)的光伏并网发电系统的单级双闭环控制策略。电压外环为电流内环提供与电网同相位的并网参考电流，电流内环采用比例谐振(PR)控制器以实现并网电流的无静差调节。采用增量电导法完成最大功率点跟踪(MPPT)任务，基于反馈控制的思想，通

2、过对各子模块的参考电压进行微调，实现电容电压平衡控制。该光伏逆变系统的拓扑结构不仅具有高度模块化和用户定制的优点，而且能适应一定范围的光伏电池电压波动。实验结果证明了所提方法的正确性和可行性。关键词：逆变器；模块化多电平变换器；光伏并网；电压平衡中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1000—100X(2013)08—0041—03ResearchonSingle-stageModularMultilevelPhotovoltaicGrid-connectedInverterSHENKe，WANG

3、Jian—ze，JIYan—chao，CAIXing-guo(HarbinInstituteofTechno~gy，Harbin150001，China)Abstract：Thispaperpresentsasingle—stagedoubleclosedloopcontrolstrategybasedonmodularmuhilevelconverter(MMC)forphotovohaiegrid—connectedpowergenerationsystem．Theoutervoltageloopis

4、responsibleforprovidingthereferencegridcurrent，whichinphasewiththegridvoltage，whiletheproportional-resonant(PR)controllerisadoptedintheinnercurrentlooptoachievezerostaticeroradjustment．Thetaskofmaximumpowerpointtracking(MPPT)iscompletedbyusingtheincrement

5、alconductancemethod．Inviewoftheideaoffeedbackcontrol，tofine-tunetheref—erencevoltageofeachsub-moduleprovidesareliablesolutiontotheproblemofcapacitorvoltagebalancingcontro1．Thegrid-connectedinverterhasamodularandcustomizedtopology，andthecontrolsystemofitca

6、nadapttoarangeofvoltagefluctuationfromthephotovoltaicbattery．Theexperimentalresultsverifythecorrectnessandthefeasibilityoftheproposedmethod．Keywords：inverter；modularmultilevelconverter；photovoltaicgrid—connected；voltagebalancingFoundationProject：Supported

7、byInternationalScience＆TechnologyCooperationProgramofMinistryofScienceandTechnologyofChina(No．2010RR0002)1引言体效率和功率密度，而且可显著缩短装置的设计、制造及升级维护过程的周期。得益于MMC的模块当前世界各国面临着能源短缺、环境恶化等化特性，设计者可灵活地选择功率单元的数量以诸多现实挑战。开发无污染可再生的新能源成为适合不同容量和电压等级的光伏电站并网需求。明智的选择。光伏发电以其无污染、储量丰富和

8、分由此可见。单级MMC拓扑在未来分布式光伏并网布广泛等优势而得到推广[11，同时愈来愈多的研发电系统中具有可观的应用前景。但光伏电池的究者致力于基于多电平变换器光伏并网接口的研电压软特性导致的直流母线电压不稳定是单级肃【。MMC自提出以来就备受关’注【。文献[4]研究MMC并网控制中的难点。这里通过原理分析，提了双级式MMC并网逆变的适用性和控制策略．前出一种适用于单级MMC光伏并网逆变系统的设级DC／DC变换器负责MPPT任