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随着全球能源危机与气候变暖的加剧,世界各国正大力发展可再生能源,而太阳能作为取之不竭、用之不尽的绿色能源最具潜力。本文以三相光伏发电系统为研究对象,对两电平电压源逆变器的不连续调制策略、三电平光伏并网逆变器中点电压平衡、不连续调制、LCL滤波器设计以及两电平光伏并网逆变器低电压穿越时采用不连续调制策略的可行性问题进行了深入研究。 将传统6扇区基本空间电压矢量图划分为12扇区,对6种传统DPWMMAX、DPWMMrN、DPWMO、 DPWMI、DPWM2、DPWM3(统称为DPWMx)不连续调制策略参考电压进行分析与归纳,总结出III型DPWMx不连续调制策略参考电压与其对应的I型DPWMx连续调制参考电压的线性变换关系,并讨论I型与III型DPWMx调制策略的本质联系,理论上分析了采用统一线性变换法实现各种DPWMx策略的可行性。并结合SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)参考电压,采用局部过调制的思想,提出了一种DSVPWMx不连续调制策略,该策略包含6种方法,分别为:DSVPWMP、DSVPWMN、 DSVPWMPNO、DSVPWMPN1、DSVPWMPN2,DSVPWMPN3,这6种调制方法中,开关不动作区间相对于负载电流的不同位置,决定了不同程度的开关损耗,并对其谐波性能进行了详细分析,从而为不连续调制策略的分析与实现提供一种新思路。 总结了7段式SVPWM连续调制与5段式不连续调制,采用空间电压矢量法,以伏秒平衡为依据,以降低开关损耗为目标,在保证基本谐波要求基础上,推导出了l6种(5+7)段混合式不连续调制方法,实现了在工频周期内维持开关不动作区间为60度,新的(5+7)段混合式调制方法的开关损耗与谐波畸变均介于5段式不连续调制与7段式SVPWM之间,并以此为出发点总结出了广义型不连续调制思想。进一步对于单位功率因数下的隔离型两电平三相光伏并网逆变器,推导了三相并网逆变器的内模控制方程,建立了逆变器输出侧功率因数角随逆变器输出电流幅值变化的函数关系,提出一种改进型最小开关损耗不连续调制算法(Modified General Discontinuous Pulse Width Modulation,M-GDPWM),该算法通过比较三相正弦参考电压之间的瞬时大小关系,或者逆交器输出三相电流的瞬时大小关系,来计算注入三相正弦参考电压中的零序分量,从而无需实时计算功率因数角,即可实现最小开关损耗控制。分析表明应用于光伏并网逆变器系统,该M-GDPWM方法较前述的DPWMx、DSVPWMx,其算法实现简单、对光伏最大功率的动态适应性好。 基于三相NPCi电平光伏并网逆变器拓扑,建立了中点电流数学模型,阐述了中点电压波动的固与机理,分析了不连续调制方法的中点电压偏移特点,指出在三电平平台一卜不连续调制策略 DPWMMAX与DPWMMIN会对直流母线中点分别产生流入与流出的中点电流,从而带来中点电压的偏移和波动,利用该特点,提出了一种不连续调制策略实现中点电压平衡的控制算法。在串联Boost+NPC三电平并网逆变器上实现了中点电压平衡与基于电流参考 M-GDPWM不连续调制的独立控制。接下来从NPC三电平逆变器结构出发,研究了针对三电平逆变器的LCL滤波器电感参数的设计方法,根据基于电容电流闭环的有源阻尼控制的特点,给出了滤波电容设计的限制条件。 分析了三相两电平光伏并网逆变器在电网故障时的三相接地短路、单相接地短路、两相接地短路、两相相间短路等4种典型三相电网短路故障类型,在深入研究其数学表达式以及对应向量图的基础上,提出了一种基于三相平衡假设条件下,诊断实际短路故障类型的方法,并进行了仿真研究。接着对三相电网故障时,提出了一种基于对称分量法与迭代原理的正负序分量分离方法,采用基于电流参考的M-GDPWM不连续调制策略,将该方法应用在以并网电流限幅为控制目标的低电压穿越控制上,取得了良好的仿真结果。