三相混合箝位型三電平光伏發(fā)電系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、近年來，隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)容量的不斷提高，多電平光伏逆變系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。多電平功率變換器具有耐壓值高、開關(guān)應(yīng)力小等優(yōu)點(diǎn)，并且能以較低的開關(guān)頻率實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量波形輸出。對于多電平光伏發(fā)電系統(tǒng)仍然存在較多的問題需要去研究，比如中點(diǎn)電位平衡問題、系統(tǒng)漏電流問題、直流電壓利用率問題、開關(guān)頻率優(yōu)化問題、控制策略簡化問題、抗三相不平衡問題以及上述問題的綜合優(yōu)化問題等?？紤]到上述問題，本課題分別對三相三線制混合箝位三電平光伏逆變系統(tǒng)以及三相四線制混合箝

2、位三電平光伏逆變系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)控制方法和理論、實(shí)驗(yàn)研究，分別針對這兩種不同的結(jié)構(gòu)得出其多目標(biāo)最優(yōu)化方案。
　　 首先對太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展和多電平光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究背景和意義進(jìn)行了相關(guān)分析。對傳統(tǒng)多電平光伏系統(tǒng)存在的諸多問題進(jìn)行研究之后，提出了本課題的研究內(nèi)容和目標(biāo)。
　　 其次對三相混合箝位型三電平三線制逆變系統(tǒng)的電容充放電回路以及控制方法進(jìn)行了相關(guān)研究，并針對箝位電容放電回路總結(jié)出了三條新的實(shí)用性的結(jié)論。在傳統(tǒng)SPW

3、M方式以及注入三次諧波方式的基礎(chǔ)上，提出了適合本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的兩相控制方式。通過分析兩相控制方式下的箝位電容充放電回路可知箝位電容可以順利充放電，從而可以保證中點(diǎn)電位的可靠平衡。但是，無論是兩相控制方式還是SPWM方式，都是在傳統(tǒng)載波移相方法基礎(chǔ)上的。通過分析其開關(guān)矢量并結(jié)合總結(jié)出的三條新的放電結(jié)論可知，傳統(tǒng)載波移相方法不能充分利用所有的放電回路，這樣會導(dǎo)致箝位電容的放電過程偏慢，從而使得系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)輸出THD有所增加并增加了箝位電容出現(xiàn)泵升

4、可能性。為此，結(jié)合總結(jié)出的結(jié)論，在原有PWM信號的基礎(chǔ)上對SPWM方式和兩相控制方式的PWM信號進(jìn)行了相應(yīng)地改進(jìn)。改進(jìn)過后箝位電容放電過程變得更加迅速，從而可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)輸出，有效保證箝位電容電壓不會超過直流母線電壓的一半并可以很好地保證中點(diǎn)電位的平衡。兩相控制方式還可以提高約15％的直流母線電壓利用率以及減少約1/3的開關(guān)損耗。針對兩相控制方式，對此拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)行與并網(wǎng)運(yùn)行兩種模式的控制方法進(jìn)行了分析。需要說明的是，兩相控制方

5、式還適用于更多電平數(shù)的逆變系統(tǒng)。
　　 再者對三相四線制混合箝位型三電平光伏逆變系統(tǒng)的電容充放電回路以及控制方法進(jìn)行了相關(guān)研究。在上述研究基礎(chǔ)上，提出了針對此拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的3D-SPWM方式。此方式不僅控制簡單，還能有效保證中點(diǎn)電位的平衡、削減系統(tǒng)漏電流并可有效抑制三相負(fù)載不平衡。對于此拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的逆變系統(tǒng)，3D-SPWM即可滿足系統(tǒng)控制要求而無需控制更加復(fù)雜的3D-SVPWM方式。針對3D-SPWM方式，對適合此拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)行與