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专利号: 2018107857095
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于级联型两级式逆变器的均压控制方法,其特征在于,包括:步骤一:构建级联型两级式逆变器数学模型,所述级联型两级式逆变器由n个拓扑结构相同的逆变器单元串联而成,所述逆变器单元为两级式逆变器,包括前级电路和后级电路,所述后级电路包括H桥电路,用于实现单位功率因数并网;

对第i(i=1,2,3,…n)个逆变器单元,设H桥电路的占空比为dHi,则逆变器单元交流侧输出总电压与直流侧输入电压,即第i个逆变器单元的直流侧母线电容电压,关系如下:设光伏阵列的传输效率为α,稳态时各逆变器单元直流侧输入电压达到直流母线电容电压的参考电压 因此第i个逆变器单元向电网传输的功率Pi为:当各H桥电路的输出电压相同时,各H桥电路占空比相同,得到平均占空比其中:n为大于1整数;uh为逆变器单元交流侧输出总电压,uhi为第i个逆变器单元的交流侧输出电压,udci为第i个直流侧母线电容电压;ig为电网电流,ug电网电压,Ppvi为第i个光伏阵列的输出功率;

步骤二:将所述前级电路输出电压的误差进行标幺化,得到标幺化误差e*;

其中,误差e为: 且将直流母线参考电压 作为基准值;

步骤三:将标幺化误差e*经过PI调节器后,与交流侧输出电压正弦信号相乘,得到占空比微调量ΔdHi,并将所述占空比微调量ΔdHi与所述平均占空比 相加,获得新占空比dHi*;

步骤四:将所述新占空比dHi*作为触发脉冲,驱动功率器件,通过调制器得到直流母线参考电压由式(1)可知,直流母线参考电压 的值根据逆变器输出参考电压 计算,计算方法如下:

2.根据权利要求1所述的一种用于级联型两级式逆变器的均压控制方法,其特征在于,所述前级电路包括Boost DC-DC电路,用于实现升压和MPPT功能。

3.根据权利要求2所述的一种用于级联型两级式逆变器的均压控制方法,其特征在于,光伏阵列输出的电压经所述Boost DC-DC电路升压后传输到直流母线电容上,再由所述H桥电路变换后并入电网,每个所述H桥电路输出-1、0、1三种电平,则n个H桥电路输出2n+1种电平,其中n为逆变器单元的个数。

4.根据权利要求1所述的一种用于级联型两级式逆变器的均压控制方法,其特征在于,式(5)中ΔdHi为第i个所述H桥电路占空比微调量,其物理意义为:当第k个光伏阵列被阴影遮挡致使第k个光伏阵列输出电压udck小于其他光伏阵列输出电压时,其他光伏阵列向第k个光伏阵列的直流母线电容Ck充电,则ΔdHk>0,其中,k为小于或等于n的正整数,ΔdHk为第k个H桥电路占空比微调量。

5.根据权利要求1所述的一种用于级联型两级式逆变器的均压控制方法,其特征在于,在步骤一至步骤三的微调过程中,电压与能量均只在各H桥电路之间发生变化,整个所述H桥电路仍处于平衡状态;

对各H桥电路微调时不影响系统总输出平衡的验证方法为:

将式(5)展开得:

当各H桥电路输出电压相同时,式(7)中 恒为0;

忽略各H桥的开关损耗,则由功率守恒得:

式(8)中 为光伏阵列向电网输送的总功率, 为各个直流母线电容微调功率之和,当输出总功率确定时, 恒为0。

6.根据权利要求1所述的一种用于级联型两级式逆变器的均压控制方法,其特征在于,所述调制器选择载波移相SPWM技术,且采用单极性CPS-SPWM调制方法。

7.根据权利要求6所述的一种用于级联型两级式逆变器的均压控制方法,其特征在于,所述单极性CPS-SPWM调制方法具体为:采用同一正弦波调制n个所述逆变器单元,其中各所述逆变器单元三角载波信号调制比相同,相角依次相差θ,通过比较载波与调制波的大小,产生脉冲驱动信号。

8.根据权利要求7所述的一种用于级联型两级式逆变器的均压控制方法,其特征在于,单极性CPS-SPWM调制方法调制下θ=π/n。

9.根据权利要求7所述的一种用于级联型两级式逆变器的均压控制方法,其特征在于,所述单极性CPS-SPWM调制方法的具体实现方式为:将逆变器输出参考电压 作为调制信号与三角载波信号进行比较,当调制信号大于三角载波信号时,输出为 当调制信号小于三角载波信号时,输出为 当各所述逆变器单元输出功率相同时即调制信号与三角载波信号相等时,ΔdHi=0,此时系统调制信号不需要修正。