一種級聯(lián)型光伏逆變器及其并網(wǎng)控制方法與控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏新能源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種級聯(lián)型光伏逆變器及其并網(wǎng)控制 方法與控制器。
【背景技術(shù)】
[0002] 級聯(lián)型多電平逆變器系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖如圖1所示，由N個DCAC變換器的輸出 直接串聯(lián)，組成多電平，再經(jīng)濾波器濾波后并網(wǎng)。其輸入端連接N個相互獨(dú)立的直流源，通 常通過采用變壓器的二次繞組通過二極管整流來實(shí)現(xiàn)，或者直接以N個電池作為輸入直流 源，在這些應(yīng)用領(lǐng)域上更多考慮的是如何實(shí)現(xiàn)N個直流源的功率均衡的問題。
[0003] 隨著近年來光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將級聯(lián)型多電平逆變器應(yīng)用到光伏逆變器領(lǐng)域 的想法也逐漸成形，多個光伏組件自然形成多個獨(dú)立的直流源，可以實(shí)現(xiàn)模塊級別的 MPPT(MaximumPowerPointTracking，最大功率點(diǎn)跟蹤）。
[0004] 然而，由于各個光伏組件的工作情況不同，各個獨(dú)立的DCAC變換器的輸入電壓有 可能不一致，其輸出功率也將隨著光伏組件的差異而產(chǎn)生差異；因此傳統(tǒng)的功率均衡控制 方法已不再適用，需要尋求各個DCAC變換器進(jìn)行輸入電壓獨(dú)立控制、輸出功率獨(dú)立控制的 新型級聯(lián)型光伏逆變器的并網(wǎng)控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種級聯(lián)型光伏逆變器及其并網(wǎng)控制方法與控制器，為各個DCAC變 換器提供輸入電壓的獨(dú)立控制及輸出功率的獨(dú)立控制。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)所述目的，本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案如下：
[0007] -種級聯(lián)型光伏逆變器的并網(wǎng)控制方法，應(yīng)用于級聯(lián)型光伏逆變器的控制器，所 述級聯(lián)型光伏逆變器包括所述控制器和分別與所述控制器及N個光伏組件相連的N個子模 塊；N為正整數(shù)；所述子模塊包括DCAC變換器；所述級聯(lián)型光伏逆變器的并網(wǎng)控制方法包 括：
[0008] 分別對每個所述光伏組件進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤MPPT算法的計(jì)算，獲得每個所述 光伏組件的輸出電壓指令值；
[0009] 根據(jù)每個所述光伏組件的所述輸出電壓指令值和采集到的輸出電壓實(shí)際值，計(jì)算 得到每個所述光伏組件的輸出功率指令值；
[0010] 根據(jù)每個所述光伏組件的所述輸出功率指令值進(jìn)行求和計(jì)算，得到所述級聯(lián)型光 伏逆變器的總輸出功率指令值；
[0011] 根據(jù)所述總輸出功率指令值、采集到的電網(wǎng)電壓及功率平衡原理計(jì)算得到所述級 聯(lián)型光伏逆變器的總輸出電流指令值；
[0012] 根據(jù)所述總輸出電流指令值和采集得到的總輸出電流實(shí)際值及所述電網(wǎng)電壓，計(jì) 算得到所述級聯(lián)型光伏逆變器的總調(diào)制波；
[0013] 根據(jù)所述總調(diào)制波和所述總輸出功率指令值、每個所述光伏組件的所述輸出功率 指令值及每個所述光伏組件的所述輸出電壓實(shí)際值，計(jì)算得到每個所述DCAC變換器的PWM的占空比。
[0014] 優(yōu)選的，分別對每個所述光伏組件進(jìn)行MPPT算法的計(jì)算的步驟包括：
[0015] 采集每個所述DCAC變換器的輸入電壓值和輸入電流值；
[0016] 根據(jù)所述輸入電壓值和所述輸入電流值進(jìn)行MPPT算法的計(jì)算。
[0017] 優(yōu)選的，根據(jù)每個所述光伏組件的所述輸出電壓指令值和采集到的輸出電壓實(shí)際 值，計(jì)算得到每個所述光伏組件的輸出功率指令值的步驟包括：
[0018] 根據(jù)每個所述光伏組件的所述輸出電壓指令值和采集到的所述輸出電壓實(shí)際值， 計(jì)算得到每個所述光伏組件的所述輸出電壓指令值減去所述輸出電壓實(shí)際值的差值；
[0019] 對所述差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)運(yùn)算，得到每個所述光伏組件的輸出電流指令值；
[0020] 對每個所述光伏組件的所述輸出電流指令值和所述輸出電壓實(shí)際值進(jìn)行乘積運(yùn) 算，得到每個所述光伏組件的所述輸出功率指令值。
[0021] 優(yōu)選的，根據(jù)所述總輸出功率指令值、采集到的電網(wǎng)電壓及功率平衡原理計(jì)算得 到所述級聯(lián)型光伏逆變器的總輸出電流指令值的步驟包括：
[0022] 對采集到的所述電網(wǎng)電壓進(jìn)行計(jì)算，分別得到所述電網(wǎng)電壓的有效值及所述電網(wǎng) 電壓的相位；
[0023] 根據(jù)所述總輸出功率指令值、所述電網(wǎng)電壓的有效值、所述電網(wǎng)電壓的相位及功 率平衡原理，
計(jì)算得到所述級聯(lián)型光伏逆變器的 總輸出電流指令值；
[0024] 其中，/；；為所述總輸出電流指令值；/L/為所述總輸出功率指令值八_為所述 電網(wǎng)電壓的有效值；cosΘ為所述電網(wǎng)電壓的相位。
[0025] 優(yōu)選的，根據(jù)所述總輸出電流指令值和采集得到的總輸出電流實(shí)際值及所述電網(wǎng) 電壓，計(jì)算得到所述級聯(lián)型光伏逆變器的總調(diào)制波的步驟包括：
[0026] 根據(jù)所述總輸出電流指令值和采集得到的總輸出電流實(shí)際值，計(jì)算得到所述總輸 出電流指令值減去所述總輸出電流實(shí)際值的差值；
[0027] 對所述差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)運(yùn)算，得到所述級聯(lián)型光伏逆變器的濾波電感電壓值；
[0028] 對所述濾波電感電壓值與所述電網(wǎng)電壓進(jìn)行求和計(jì)算，得到所述總調(diào)制波。
[0029] 優(yōu)選的，根據(jù)所述總調(diào)制波和所述總輸出功率指令值、每個所述光伏組件的所述 輸出功率指令值及每個所述光伏組件的所述輸出電壓實(shí)際值，計(jì)算得到每個所述DCAC變 換器的PWM的占空比所采用的公式為：
[0031] 其中，dk為第k個所述DCAC變換器的PWM的占空比；Pk為第k個所述光伏組件的 所述輸出功率指令值；Ptotal為所述總輸出功率指令值；VHT為所述總調(diào)制波；Vddi為第k個所 述光伏組件的所述輸出電壓實(shí)際值。
[0032] 一種級聯(lián)型光伏逆變器的控制器，用于對級聯(lián)型光伏逆變器進(jìn)行并網(wǎng)控制，所述 級聯(lián)型光伏逆變器的控制器分別與所述級聯(lián)型光伏逆變器的N個子模塊相連；N為正整數(shù)； 所述子模塊包括光伏組件和DCAC變換器；所述級聯(lián)型光伏逆變器的控制器包括：
[0033] 第一計(jì)算單元，用于分別對每個所述光伏組件進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤MPPT算法的 計(jì)算，獲得每個所述光伏組件的輸出電壓指令值；
[0034] 第二計(jì)算單元，用于根據(jù)每個所述光伏組件的所述輸出電壓指令值和采集到的輸 出電壓實(shí)際值，計(jì)算得到每個所述光伏組件的輸出功率指令值；
[0035] 第三計(jì)算單元，用于根據(jù)每個所述光伏組件的所述輸出功率指令值進(jìn)行求和計(jì) 算，得到所述級聯(lián)型光伏逆變器的總輸出功率指令值；
[0036] 第四計(jì)算單元，用于根據(jù)所述總輸出功率指令值、采集到的電網(wǎng)電壓及功率平衡 原理計(jì)算得到所述級聯(lián)型光伏逆變器的總輸出電流指令值；
[0037] 第五計(jì)算單元，用于根據(jù)所述總輸出電流指令值和采集得到的總輸出電流實(shí)際值 及所述電網(wǎng)電壓，計(jì)算得到所述級聯(lián)型光伏逆變器的總調(diào)制波；
[0038] 第六計(jì)算單元，用于根據(jù)所述總調(diào)制波和所述總輸出功率指令值、每個所述光伏 組件的所述輸出功率指令值及每個所述光伏組件的所述輸出電壓實(shí)際值，計(jì)算得到每個所 述DCAC變換器的脈沖寬度調(diào)制PWM的占空比。
[0039] 優(yōu)選的，所述第二計(jì)算單元包括：
[0040] 第一差值計(jì)算模塊，用于根據(jù)每個所述光伏組件的所述輸出電壓指令值和采集到 的所述輸出電壓實(shí)際值，計(jì)算得到每個所述光伏組件的所述輸出電壓指令值減去所述輸出 電壓實(shí)際值的差值；
[0041] 第一PI調(diào)節(jié)器，用于對所述差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)運(yùn)算，得到每個所述光伏組件的輸出 電流指令值；
[0042] 乘積運(yùn)算模塊，用于對每個所述光伏組件的所述輸出電流指令值和所述輸出電壓 實(shí)際值進(jìn)行乘積運(yùn)算，得到每個所述光伏組件的所述輸出功率指令值。
[0043] 優(yōu)選的，所述第四計(jì)算單元包括：
[0044] 電網(wǎng)電壓處理模塊，用于對采集到的所述電網(wǎng)電壓進(jìn)行計(jì)算，分別得到所述電網(wǎng) 電壓的有效值及所述電網(wǎng)電壓的相位；
[0045]總輸出電流指令計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述總輸出功率指令值、所述電網(wǎng)電壓的有 效值、所述電網(wǎng)電壓的相位及功率平衡原理，
計(jì)算 得到所述級聯(lián)型光伏逆變器的總輸出電流指令值；
[0046]其中，<為所述總輸出電流指令值；為所述總輸出功率指令值；為所述 電網(wǎng)電壓的有效值；cosΘ為所述電網(wǎng)電壓的相位。
[0047] 優(yōu)選的，所述第五計(jì)算單元包括：
[0048] 第二差值計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述總輸出電流指令值和采集得到的總輸出電流實(shí) 際值，計(jì)算得到所述總輸出電流指令值減去所述總輸出電流實(shí)際值的差值；
[0049] 第二PI調(diào)節(jié)器，用于對所述差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)運(yùn)算，得到所述級聯(lián)型光伏逆變器的 濾波電感電壓值；
[0050] 求和計(jì)算模塊，用于對所述濾波電感電壓值與所述電網(wǎng)電壓進(jìn)行求和計(jì)算，得到 所述總調(diào)制波。
[0051] -種級聯(lián)型光伏逆變器，包括N個子模塊和上述任一所述的級聯(lián)型光伏逆變器的 控制器；所述N個子模塊分別與N個光伏組件及所述級聯(lián)型光伏逆變器的控制器相連；其 中，N為正整數(shù)。
[0052] 本發(fā)明提供的