随着光伏能源的大力开发和电力网络向高压大功率等级不断发展,模块化多电平变换器以其易于级联扩展、模块化程度高等优势在高压并网系统中得到了广泛应用。此外,光伏发电对天气条件十分敏感,直接并网会严重影响电网安全稳定运行,为了减小光伏发电的不稳定性对电网造成有功冲击,可在并网过程中安装储能装置,从而减小有功功率的变化率。基于此背景,本文提出了一种基于超级电容的储能型MMC的光伏并网逆变器,主要研究内容如下:1.对现有MMC光伏逆变器及储能装置的研究现状进行分析,采用了基于MMC的储能型光伏并网逆变器的拓扑结构,该拓扑包括MMC并网逆变器与LLC-SC储能模块两部分。为提高逆变器的储能效率,采用LLC谐振变换器对超级电容进行充电控制,不仅可实现软开关,降低开关损耗,还可以实现能量在超级电容与MMC逆变器之间的双向流动,有助于提高并网稳定性。2.通过建立MMC光伏并网逆变器和LLC-SC储能模块的数学模型,对基于MMC的储能型光伏并网逆变系统的基本原理进行分析。研究了LLC-SC储能模块对MMC逆变器并网时的过剩能量进行储存的原理,以及储能模块对MMC并网逆变器的影响,为系统控制策略的研究奠定基础。3.在系统控制策略部分,设计MMC光伏并网逆变器的载波移相控制策略以及悬浮电容均压控制策略,用于保证生成并网所需的三相交流电以及各子模块电容电压的均衡;针对LLC-SC储能模块设计LLC的双环路PID充电控制策略,保证充电电流在限定的阈值内完成充电电压对参考值的跟踪,对储能模块电路起到保护作用。4.在MATLAB/Simulink中搭建了15级MMC-SCES仿真模型,根据仿真结果,在系统稳定运行时,系统可稳定输出并网所需三相交流电,满足并网要求;LLC-SC储能装置中超级电容电压稳定,且LLC谐振变换器实现软开关,提高了系统的储能效率,对并网逆变系统拓扑及控制策略的可行性进行初步验证。5.完成四级MMC-SCES并网逆变系统的样机设计,包括关键硬件电路的主电路设计、参数计算、器件选型以及基于STM32的程序设计。硬件电路部分主要包括MMC主电路设计、LLC-SC储能模块设计以及驱动控制电路等。软件部分包括系统程序总体设计以及载波移相控制程序设计、双环路PID控制程序设计。对系统关键硬件电路及整机输出进行测试,结果表明系统各部分均正常工作,进一步验证了本文所提方案的可行性。