一種調(diào)節(jié)逆變系統(tǒng)輸出電壓的控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及逆變系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種調(diào)節(jié)逆變系統(tǒng)輸出電壓的控 制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 級聯(lián)多電平變換器（Cascaded Multilevel Converters，CMC)能夠適用于多種 并網(wǎng)工作場合，請參照圖1和圖2,其中，圖1為本發(fā)明提供的一種級聯(lián)多電平變換器的結(jié) 構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明提供的一種交流源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，級聯(lián)多電平變換器包括η 個依次串聯(lián)的交流源模塊和1個總的濾波器，交流源模塊包括直流源和DCAC模塊，當(dāng)級 聯(lián)多電平變換器用在需要交換有功功率的運用場合時，若級聯(lián)多電平變換器中的某個交 流源模塊的直流源無法輸出有功功率時，則需要將該交流源模塊的直流源斷開，并使該交 流源模塊運行于新的工況下，使其既能支撐輸出電壓又可以保證模塊功率自平衡（Power Self-balanced，PSB) 〇
[0003] 具體的，當(dāng)級聯(lián)多電平變換器運用到光伏發(fā)電系統(tǒng)時，往往存在某個DCAC模塊所 接PV板由于損壞或者開路電壓過低而不能輸出有功功率，且逆變系統(tǒng)的總輸出電壓需求 又較高而導(dǎo)致該模塊不允許被旁路的情況，這將導(dǎo)致系統(tǒng)由于調(diào)制不足而無法正常工作。 現(xiàn)有技術(shù)中為解決這個問題，通常有以下兩種方法，一種是選擇為級聯(lián)多電平變換器增加 冗余子模塊，但該做法會導(dǎo)致逆變系統(tǒng)正常工作時，各交流源模塊的調(diào)制比過低，影響逆 變系統(tǒng)整體效率；另一種方法是讓某些交流源模塊的PV板升壓脫離最大功率點（Maximum Power Point，MPP)，但這樣做會損失發(fā)電量。
[0004] 因此，如何提供一種使得處于功率自平衡模式的交流源模塊既能支撐輸出電壓又 可以保證模塊功率自平衡的控制方法和系統(tǒng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種調(diào)節(jié)逆變系統(tǒng)輸出電壓的控制方法，使得功率自平衡模 式的第i個交流源模塊既能支撐總電壓又可以保證模塊功率自平衡，提高了逆變系統(tǒng)的效 率；本發(fā)明的另一目的是提供一種調(diào)節(jié)逆變系統(tǒng)輸出電壓的控制系統(tǒng)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種調(diào)節(jié)逆變系統(tǒng)輸出電壓的控制方法，應(yīng) 用于逆變系統(tǒng)，其中，所述逆變系統(tǒng)包括N個交流源模塊，N不小于2,當(dāng)?shù)趇個交流源模塊 處于功率自平衡模式時，I < i < N，包括：
[0007] 斷開所述第i個交流源模塊中的直流源；
[0008] 控制所述第i個交流源模塊中的DCAC模塊的直流側(cè)電壓為第一預(yù)設(shè)電壓；
[0009] 生成調(diào)制波，其中，所述調(diào)制波在所述逆變系統(tǒng)輸出的總電壓的峰值的預(yù)設(shè)范圍 內(nèi)時使得所述第i個交流源模塊輸出的子電壓對所述總電壓進行補償，以使得所述逆變系 統(tǒng)的輸出電壓滿足第二預(yù)設(shè)電壓，且所述調(diào)制波使得所述第i個交流源模塊在一個周期內(nèi) 與所述逆變系統(tǒng)交換的功率為〇 ;
[0010] 依據(jù)所述調(diào)制波和所述第一預(yù)設(shè)電壓對所述第i個交流源模塊進行控制，同時依 據(jù)預(yù)設(shè)調(diào)制波對除去所述第i個交流源模塊的N-I個所述交流源模塊進行控制，實現(xiàn)了對 所述逆變系統(tǒng)的控制。
[0011] 優(yōu)選地，所述生成調(diào)制波的過程具體為：
[0012] 依據(jù)所述第二預(yù)設(shè)電壓和N個所述交流源模塊中除去所述第i個交流源模塊的 N-I個所述交流源模塊輸出的子電壓來生成調(diào)制波；其中，所述調(diào)制波具體為：
[0014] 其中，k為整數(shù)，且識〇:滿足
[0015] ^依據(jù)所述第二預(yù)設(shè)電壓和所述N-I個所述交流源模塊輸出的子電壓的差值來 設(shè)定。
[0016] 優(yōu)選地，所述生成調(diào)制波的過程還包括：
[0017] 為免σ疊加一個相角，用來抵消所述第i個交流源模塊本身的有功功耗，其中， 為所述第一預(yù)設(shè)電壓經(jīng)過第一閉環(huán)控制后得到的輸出值；
[0018] 則所述調(diào)制波具體為：
[0020] 貝怍-2典- 2Δ滬即為所述預(yù)設(shè)范圍。
[0021] 優(yōu)選地，所述生成調(diào)制波的過程還包括：
[0022] 在⑴進行分段跳變時，對⑴進行斜率限制處理。
[0023] 優(yōu)選地，所述生成調(diào)制波的過程具體為：
[0024] 依據(jù)所述第二預(yù)設(shè)電壓和N個所述交流源模塊中除去所述第i個交流源模塊的 N-I個所述交流源模塊輸出的子電壓來生成調(diào)制波；其中，所述調(diào)制波具體為：
[0025] vri (t) = -Vri sin (3 ω t), 2k π 3 ω t 2 (k+1) η ；
[0026] 其中，k為整數(shù)，￥"依據(jù)所述第二預(yù)設(shè)電壓和所述N-I個所述交流源模塊輸出的 子電壓的差值來設(shè)定。
[0027] 優(yōu)選地，所述生成調(diào)制波的過程還包括：
[0028] 當(dāng)vri(t)與所述逆變系統(tǒng)的總調(diào)制波vr(t)之間的電壓瞬時值符號相同時，為V ri設(shè)置一個比例系數(shù)k"，用來抵消所述第i個交流源模塊本身的有功功耗，其中，k"為所述 第一預(yù)設(shè)電壓經(jīng)過第二閉環(huán)控制后得到的輸出值；
[0029] 則所述調(diào)制波具體為：
[0031] 其中，k為整數(shù)，￥"依據(jù)所述第二預(yù)設(shè)電壓和所述N-I個所述交流源模塊輸出的 子電壓的差值來設(shè)定。
[0032] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種調(diào)節(jié)逆變系統(tǒng)輸出電壓的控制系 統(tǒng)，應(yīng)用于逆變系統(tǒng)，其中，所述逆變系統(tǒng)包括N個交流源模塊，N不小于2,當(dāng)?shù)趇個交流源 模塊處于功率自平衡模式時，I < i < N，包括：
[0033] 斷開單元，用于斷開所述第i個交流源模塊中的直流源；
[0034] 控制單元，用于控制所述第i個交流源模塊中的DCAC模塊的直流側(cè)電壓為第一預(yù) 設(shè)電壓；
[0035] 調(diào)制單元，用于生成調(diào)制波，其中，所述調(diào)制波在所述逆變系統(tǒng)輸出的總電壓的峰 值的預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時使得所述第i個交流源模塊輸出的子電壓對所述總電壓進行補償，以使 得所述逆變系統(tǒng)的輸出電壓滿足第二預(yù)設(shè)電壓，且所述調(diào)制波使得所述第i個交流源模塊 在一個周期內(nèi)與所述逆變系統(tǒng)交換的功率為〇 ;
[0036] 所述控制單元，還用于依據(jù)所述調(diào)制波和所述第一預(yù)設(shè)電壓對所述第i個交流源 模塊進行控制，同時依據(jù)預(yù)設(shè)調(diào)制波對除去所述第i個交流源模塊的N-I個所述交流源模 塊進行控制，實現(xiàn)了對所述逆變系統(tǒng)的控制。
[0037] 優(yōu)選地，該系統(tǒng)還包括：
[0038] 斜率限制器，用于在v"(t)進行分段跳變時，對v"(t)進行斜率限制處理。
[0039] 本發(fā)明公開的一種調(diào)節(jié)逆變系統(tǒng)輸出電壓的控制方法及系統(tǒng)，當(dāng)?shù)趇個交流源模 塊處于功率自平衡模式時，會控制第i個交流源模塊中的DCAC模塊的直流側(cè)電壓為第一預(yù) 設(shè)電壓，再生成調(diào)制波，依據(jù)調(diào)制波和預(yù)設(shè)電壓對逆變系統(tǒng)進行控制，因為調(diào)制波在逆變系 統(tǒng)輸出的總電壓的峰值的預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時會讓第i個交流源模塊輸出的子電壓對總電壓進 行補償，以使得逆變系統(tǒng)的輸出電壓滿足第二預(yù)設(shè)電壓，且調(diào)制波使得第i個交流源模塊 在一個周期內(nèi)與逆變系統(tǒng)交換的的功率為〇,可見，本發(fā)明公開的一種調(diào)節(jié)逆變系統(tǒng)輸出電 壓的控制方法及系統(tǒng)，使得功率自平衡模式的第i個交流源模塊既能支撐總輸出電壓又可 以保證本模塊功率自平衡，提高了逆變系統(tǒng)的效率。
【附圖說明】
[0040] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對現(xiàn)有技術(shù)和實施例中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施 例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲 得其他的附圖。
[0041] 圖1為本發(fā)明提供的一種級聯(lián)多電平變換器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042] 圖2為本發(fā)明提供的一種交流源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043] 圖3為本發(fā)明提供的一種調(diào)節(jié)逆變系統(tǒng)輸出電壓的控制方法的過程的流程圖；
[0044] 圖4為本發(fā)明提供的另一種調(diào)節(jié)逆變系統(tǒng)輸出電壓的控制方法的過程的流程圖；
[0045] 圖5為本發(fā)明提供的一種第i個交流源模塊的功率自平衡的原理分析示意圖；
[0046] 圖6為本發(fā)明提供的一種逆變系統(tǒng)中，N個交流