论文三电平光伏并网逆变器SHEPWM优化控制方法是关于对写作电平论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文电平论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。
摘 要：提高输出电能质量、抑制共模电压和减小电磁干扰对提高光伏并网逆变器的性能具有重要研究意义.以三电平有源中点钳位型（3L-ANPc）光伏并网逆变器为研究对象,将特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM）的三相输出波形视为空间状态矢量,分析SHEPWM对应的各开关状态矢量产生的共模电压幅值及其对中点电压的影响,从而提出一种改进的SHEPWM控制策略,在降低并网逆变器输出共模电压的同时,有效地控制了3L-ANPc光伏并网逆变器的中点电压平衡.最后通过仿真和实验验证了控制策略的有效性.
关键词：光伏并网逆变器；有源中点钳位；特定谐波消除；共模电压；中点电压
DoI：10.15938/j.eme.2016.07.010
中图分类号：TM464,TM615
文献标志码：A
文章编号：1007-449X（2016）07-0074-08
0.引言
光伏并网逆变器是将光伏阵列输出的直流电转化成符合电网要求的交流电并输入电网的设备,是光伏并网发电系统能量转换和控制的核心.随着光伏技术的不断发展,对逆变器的容量、效率和输出电能质量的要求也越来越高.多电平拓扑具有耐压等级高、输出电压更接近正弦波、谐波含量小等优点,应用于光伏并网逆变器能提高系统的容量和效率,因此得到广泛的关注.相比传统二极管中点钳位型（neutral point clamed,NPC）多电平拓扑,新型的有源中点钳位型（active NPC,ANPC）拓扑使用可控的开关器件代替钳位二极管,在不影响输出电压波形的前提下,通过选择不同的电流回路实现开关器件的损耗平衡,因此可以提高系统的可靠性和使用寿命.
在并网逆变系统中,逆变器的寄生电容会与逆变器输出滤波元件以及电网阻抗组成共模谐振电路,逆变器的功率开关动作时会引起寄生电容上的电压即共模电压的变化,变化的共模电压会激励谐振电路产生共模电流,从而增加系统的传导损耗,降低电磁兼容性并产生安全问题,而且对地共模电流太大还会造成交流滤波器的饱和,降低滤波效果.为保证安全,VDE0126-1-1标准对并网系统的共模电流做出了严格规定.为抑制并网逆变器的共模电流,应尽量使共模电压变化小.
同时研究表明,在ANPC并网逆变器中一些开关状态会使电流流过中点,从而引起中点电压的波动,这种电压波动会引起并网逆变器输出电流畸变,加之并网电流的时变性,如果不采取适当的控制措施,直流电容电压会有很大的波动,严重时导致输出波形严重畸变,输出谐波显著增加达不到并网要求.
特定谐波消除脉宽调制（selected harmonic elim-ination pulse width modulation,SHEPWM）方法通过开关时刻的优化选择,消除特定的低次谐波,具有在同样开关频率的条件下,波形质量和综合控制性能最优；而在同样波形质量的情况下,具有开关频率最低、开关损耗最小和直流电压利用率高等优点.在对波形质量和效率要求较高的场合,具有明显优势.
目前对SHEPWM的研究,较多的是针对SHEP-WM非线性超越方程组的求解,其求解方法主要分为数值方法和优化算法.现有文献中基于SHEPWM抑制共模电压的方法是改变传统的SHEPWM方程组的形式,但改变后SHEPWM方程组的求解结果是要么无解,要么收敛到唯一的解,控制策略不够灵活.
论文以3L-ANPC光伏并网逆变器为研究对象,首先研究了SHEPWM与空间矢量脉宽调制（spacevector pulse width modulation,SVPWM）的联系,提出将SHEPWM三相输出视为与SVPWM一致的空间矢量集,分析对应的各空间矢量产生的共模电压最大幅值及对中点电压的影响.提出在不改变传统SHEPWM方程组的基础上,每个周期开始时动态选择SHEPWM的发波方式,有效地控制中点电压的平衡,并且每个周期内动态变换SHEPWM的开关状态,从而有效地降低逆变器输出共模电压幅值,并通过仿真和实验对提出的控制策略进行了验证.
1.3L-ANPC光伏并网逆变器拓扑
3L-ANPC光伏并网逆变系统结构如图l所示.由光伏组件、ANPC逆变器、滤波器和电网组成.3L-ANPC逆变器每相桥臂由6个开关器件Sxl,Sx2,Sx3,Sx4,Sx5,Sx6（其中x表示a,b,c三相）组成,各开关器件分别反并联一个续流二极管.设直流电压为u.o时,每相桥臂可以输出Udc/2,0,-Udc/2三种电平,分别用p、o、n表示.o状态时,与NPC拓扑相比,电流流出与电流流入时对应的状态各增加一条电流通路.o状态时电流的路径可以通过开关管的开通与关断控制,电流可以通过上桥臂的Sx2,Sx5流入或流出,也可以通过下桥臂的Sx3,Sx6流入或流出,这种.电平的冗余状态的加入为损耗在各个开关管之间的平衡提供了可能.因此,3L—ANPC逆变器每相有6种开关状态,如表1所示.
2.SHEPWM控制策略
2.1 SHEPWM三相输出矢量化
SHEPWM是通过开关时刻的优化选择,恰当的控制逆变器脉宽调制电压波形,使逆变器输出的电压中不存在某些特定次数的谐波.常见的三电平SHEPWM的相电压波形如图2所示,波形满足奇对称和π/2对称.采用傅里叶级数可以得到SHEPWM波形对应的非线性方程组,在此就不再赘述.
在SHEPWM调制方法下,每一时刻SHEPWM三相都有对应的输出状态,为了方便论述,取调制度m等于1时消除5、7、11和13次谐波的一组三电平SHEPWM解集为例进行研究,其对应的开关角度为：α1等于14°,α2等于63°,α3等于67°,α4等于83°.（注：为了论述简单舍去了小数点后面的数据）,该解集下三相
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参考文献：
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