级联H桥光伏并网发电系统的研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:areschicken
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级联H桥型拓扑是一种多电平拓扑,具有谐波含量少,滤波器设计简单,易于扩展等优点。光伏电池可以作为独立电源的特性恰好满足级联型结构共需要大量直流源的特点。与传统的集中式及组串式光伏并网逆变器相比,级联H桥型光伏并网逆变器可实现每个光伏电池板的最大功率追踪,提高光伏发电的效率。因此,级联H桥型光伏并网逆变器已成为最具潜力的光伏并网拓扑之一,具有良好的应用前景。在级联H桥型光伏并网拓扑中,传统的运行方式是令各H桥模块的功能一致,各模块开关管以相同的开关频率工作。目前现有的高频调制策略,比如载波相移调制和混合调制策略都是采用的这种运行方式。这种令所有H桥模块均处于高频状态的运行方式可以使系统谐波含量较低,并网电流质量较高,但是同时也带来了主控制器与各H桥模块之间通信需求较高,通信成本较大的问题。为降低级联H桥型光伏发电系统的通信成本,并保证并网电流质量的角度,本文主要进行了以下几个方面的工作:(1)针对传统的运行方式导致级联H桥型光伏并网发电系统通信成本高的问题,本文提出了一种高频+低频模块搭配运行的运行方式:将系统中的H桥模块分为若干低频模块及一个高频模块,与系统全部采用高频模块相比可有效降低通信成本,并且系统中仍保留有一个高频模块,可以保证并网电流的质量。本文将处于这种搭配运行方式下的级联型逆变器称为“高频+低频模块型级联H桥光伏并网逆变器”。(2)针对高频+低频模块型级联H桥光伏并网逆变器,本文从调制策略及控制策略两个方面进行了研究,提出一种可以对高频模块及低频模块直流侧电压进行有效控制的控制方式,并且对传统的混合调制方式进行了改进,使其适用于高低频模块搭配运行的并网系统。(3)针对各H桥模块的控制目标进行详细分析,指出在传统的级联H桥型光伏并网系统中,若想实现高频模块的控制目标需对模块功率施加一定限制,否则会出现过调制现象,进而影响并网电流的质量。但由于光照的多变性,模块功率不易控制,因此,本文提出了一种新型高频+低频模块型级联H桥光伏并网逆变器拓扑,可在不对光伏模块输出功率进行限制的前提下实现高低频模块搭配运行,并有效避免了过调制问题。
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