五电平逆变器在太阳能发电中的应用.pdf

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1、口应用实例口仪器仪表用户doi：10．3969／j．issn．1671—1041．2010．06．019五电平逆变器在太阳能发电中的应用朱蕾，索志民，夏永明，谭新元(上海海事大学科学研究院，上海200135)摘要：提出了一种新型五电平逆变器，可将其应用在太阳能光伏并网发电系统中。该逆变器的突出优点是在输出相同电平的条件下，电路2新型五电平逆变器的拓扑结构．结构和控制方法简单。本文对逆变器的主电路结构和工作原理进行了图2为新型五电平逆变器的拓扑结构，它是基于基本构成详细介绍。并采用按低次谐波含量最少原则产生阶梯波的PWM控制单元形成的多电平逆

2、变器拓扑HJl。该新型逆变器由两个直方法。最后给出了仿真结果。验证了理论分析的正确性。流输入电源和输出电平数不同的两个多电平基本单元组成，关键词：多电平逆变器；光伏并网发电；阶梯波调制分别为HB4和HB3。电容c起到了滤波的作用。该拓扑结构中图分类号：TN86文献标志码：B选用IGBT开关管。IGBT因导通电阻较小，能够有效减少Theapplicationoffive-levelinverter开关损耗，提高整个系统的效率。、inthesolarpowerZHULei。SUOZhi-min，XIAYong—ming，TANXin·yuan(

3、AcademyofSdenc~，ShanghaiMaritimeUniversity，Shanghai200135，China)Abstract：AnewfiveIeveIinverterisproposedinthepaper。whichcouldbeapplicatedinthesolarphotovoltaic(pV)gridpowersys·tem．Themainadvantageoftheinverteristhecircuitandcontrolmethodissimplewhenproducingthesamenumberof

4、0utDutfevels．Thetopologyandprincipleofthemaincircuitareanalyzedinthepa-per．Themodulationofstait-waveformarithmeticbasedOnMinjmum图2新型五电平逆变器拓扑结构Lower．orderHarmonicContentIsalsointroduced．Finally．thesimu-非对称五电平逆变器的输出电平存在有一定的冗余状lationhasbeendoneanditisinaccordancewiththeoretic

5、alresults．态，这样可以避免输出电平的波形失真。现给出其中一种可行Keywords：multilevelinve~；solarphotovoltaic；stepwavemodulation的控制方式，表1为输出电平与开关管开关状态的关系。表1五电平逆变器输出电平与开关状态的关系O引言输出电开关管开关状态太阳能光伏并网发电系统是一套可以将太阳能转换成正压uadT1T2T3T4S1s2S3S4弦电能并输送到电网上的系统。近年来，随着能源紧缺与环2El0O110Ol境污染问题目益严重，光伏并网发电系统成为各国研究和发E10lOlOOl展的

6、热点。本文的目的就是设计一种新型五电平逆变器应用0011010l0于光伏并网发电系统中的DC—AC变换。多电平逆变器与传统一EO101O11O两电平逆变器相比，具有很多优势，如控制方式灵活、输出电一2E1OO1O11O压的谐波含量低、逆变效率高、适合于高压大功率输出等。3新型五电平逆变器的控制策略1光伏并网系统结构阶梯波调制方法是通过选择每一个电平持续时间的长短光伏并网系统的结构框图如图i所示(控制电路的核心来实现谐波的消去和抑制，并逼近正弦波，是一种很直观的方芯片选取为TMSLF2407)。由图可知，该系统主要由两部分组法。阶梯波调制法的

7、优点是实现简单、开关频率最低(等于基成，前级的DC．DC变换器和后级的DC—AC逆变器，这两部分波频率)，因而效率高。主要缺点是输出电压的调节依靠直流通过Ddink相连接。光伏阵列所发出的电能是直流电能，需母线电压或移相角，因此输出中仍含有较多的低次谐波分量。要使用逆变器将直流电变换为交流电。并网逆变器实质上是为了减少低次谐波含量，本文采用低次谐波含量最少原则法一个有源逆变系统。就并网系统而言，可以分为电流型和电来产生阶梯波调制J。图3所示为五电平逆变器低次谐波含压型两大类。本文中采用的就是电压型逆变器结构。量最少原则法产生阶梯波的原理图，

8、前后两张图分别为阶梯波逼近正弦波的原理示意图和开关角计算示意图。JlI’图1光伏并网系统结构图系统通过控制DC．DC变换器的开关管的占空比来调节系统的工作点，继而转换为Delin