三电平光伏并网逆变器 SHEPWM 优化控制方法
胡存刚;胡军;马大俊;王群京;罗方林
【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3 L-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。%It is important to improve output power quality , suppress common-mode voltage ( CMV ) and reduce electromagnetic interference for photovoltaic grid-connected inverter .An improved selective har-monics elimination pulse width modulation ( SHEPWM) for three-level active neutral point clamped (3L-ANPC) was proposed .In this strategy , the three-phase waveforms of SHEPWM was regarded as the space state vectors.The three-phase states of SHEPWM have different effects on the CMV and the neutral-point potential ( NP) .In the condition of keeping the NP balancing , the CMV of 3L-ANPC inverter is effec-tively reduced .The simulation and experimental results are provided to verify the effectiveness of the pro-posed control strategy .
【期刊名称】《电机与控制学报》
【年(卷),期】2016(020)007
【总页数】8页(P74-81)
【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
【作者】胡存刚;胡军;马大俊;王群京;罗方林
【作者单位】安徽大学电气工程与自动化学院，安徽合肥230601; 安徽大学工业
节电与电能质量控制协同创新中心，安徽合肥230601; 安徽大学教育部电能质量
工程研究中心，安徽合肥230601;安徽大学电气工程与自动化学院，安徽合肥230601;安徽大学电气工程与自动化学院，安徽合肥230601;安徽大学电气工程与自动化学院，安徽合肥230601; 安徽大学工业节电与电能质量控制协同创新中心，安徽合肥230601; 安徽大学教育部电能质量工程研究中心，安徽合肥230601;安
徽大学电气工程与自动化学院，安徽合肥230601; 南洋理工大学电气电子工程学院，新加坡639798
【正文语种】中文
【中图分类】TM464;TM615
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[1]。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[2]，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[3-6]。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[7]，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 elimination 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[8-10]。
目前对SHEPWM的研究，较多的是针对SHEPWM非线性超越方程组的求解，
其求解方法主要分为数值方法[11]和优化算法[12-13]。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[3]，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(space vector 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。
3L-ANPC光伏并网逆变系统结构如图1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Sx1，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Udc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o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。
2.1 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=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=14°,α2=63°,α3=67°,α4=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SHEPWM波形如图3所示。
图3所示的SHEPWM三相输出状态及其对应的作用区间如表2所示。例如图3
中第一个阴影区域(e)所示，63°～67°对应的开关状态为ono；第二个阴影区域(f)
所示，83°～97°对应的开关状态为onn。
将表2中所有SHEPWM三相输出状态对应的空间矢量图如图4所示，该解集下SHEPWM三相输出状态一共有25个空间矢量，包括6个大矢量、6个中矢量和12个成对的正负小矢量以及1个零矢量。包括所有的大矢量、中矢量、小矢量以
及零矢量ooo，(由于SHEPWM波形的特性，不存在零矢量ppp和nnn)。通过
研究，其它调制度或消除更多谐波的SHEPWM方程的解对应的三相输出也满足
上述对应关系。因此可以采用SVPWM的思路来研究SHEPWM的控制策略。
2.2 SHEPWM控制策略的改进
2.2.1 抑制共模电压SHEPWM原理
根据上述分析，得到SHEPWM三相输出状态与空间矢量的对应关系，因此SHEPWM共模电压的抑制可以参考SVPWM方法进行研究[14]。
对于光伏并网逆变器而言，逆变器三相输出相电压的算术平均值为逆变器输出共模电压[8]。因此共模电压UCMV大小可表示为
三电平所有空间矢量对应的共模电压幅值如表3所示，其中I型小矢量onn，ppo，non，opp，nno，pop和零矢量ppp，nnn这8种开关状态产生的共模电压幅
值较大，而大矢量、中矢量和II型小矢量以及零矢量ooo这19种开关状态产生
的共模电压较小。如果选择这19种开关状态去合成参考矢量，即选择3个开关状态之和的绝对值小于或等于1的矢量状态(设p=1,o=0,n=-1)，理论上共模电压幅值绝对值将被限制在小于或等于Udc/6的范围内。
传统SHEPWM方法消除6i±1(i为正整数)次谐波，即 5、7、11 、13……等次谐波，这种方式应用非常普遍，但这种方式三相输出矢量中包含产生共模电压幅值比较大的空间矢量，如表2中SHEPWM三相输出包括pop，onn，ppo，non，opp，nno，因此传统SHEPWM产生的共模电压幅值绝对值将达到Udc/3。因此需要改进SHEPWM控制策略，降低逆变器输出共模电压幅值，从源头上抑制共
模电压。
如果SHEPWM三相输出中不含有onn，ppo，non，opp，nno，pop，ppp，nnn这8种开关状态，则可以降低逆变器输出共模电压最大幅值。而ppp和nnn 零矢量开关状态由于SHEPWM中不会出现，从而可知传统SHEPWM中产生较大共模电压的开关矢量为表3中I型小矢量，因此提出当SHEPWM三相输出开关状态为I型小矢量型时，将其变换为与该矢量同一位置与之成对的另一个II型小矢量。例如图3中第二个阴影区域(f)83°～97°所示，对应的I型小矢量onn，将其变换为与该矢量同一位置与之成对的另一个II型小矢量poo，如图4中poo和onn所示；同理将图中第3个阴影区域(g)对应的I型小矢量opp替换为与之成对的另一个II型小矢量noo，从而不改变SHEPWM波形的对称型。而如图3中第一个阴影区域(e)63°～67°所对应的空间矢量为II型小矢量ono，则不需要进行变换。该控制策略在不改变SHEPWM的对称型的情况下，能有效地降低逆变器输出共模电压最大幅值。
当SHEPWM三相输出开关矢量为小矢量时，将其变换为该矢量与之成对的另一个小矢量，不会影响SHEPWM线电压的消谐效果。例如图4中括号标示的同一位置的两矢量poo与onn。其中I型小矢量onn作用下线电压输出电平值分别为Uab=Udc/2，Ubc=Udc/2，Uca=-Udc/2，对应的II型小矢量poo作用下线电压输出电平值也分别为Uab=Udc/2，Ubc=Udc/2，Uca=-Udc/2，若将正小矢量onn切换为与之成对的负小矢量poo，其线电压输出相等，因而切换前后线电压波形相同，线电压谐波频谱一致。由于三相系统一般关心线电压输出，因此不影响线电压谐波消除效果。
2.2.2 SHEPWM控制中点电压平衡
通过研究，SHEPWM对称波形在3L-ANPC逆变器稳态时具有中点电压自平衡的特性，但实际运行中，由于光伏组件电压变化、电网电压变化、温度变化、器件参
数不一致等的影响，在实际运行过程中存在中点电压波动。因此下面对SHEPWM 的中点电压平衡进行研究。
令电流从逆变器流出时方向为正，a相输出电压相位角为θ，负载功率因素角为φ，三相负载电流ia，ib，ic的瞬时值表达式为
因而可以得到
以a相相位为参考相位，SHEPWM三相输出在a相某相位时产生的中点电流瞬时值为[15]
由于SHEPWM波形关于180°奇对称，从而有开关状态满足：
而相位延迟180°后输出矢量产生的中点电流为
在稳态时，式(11)表明以a相为参考相位，SHEPWM三相输出在0°～180°作用
区域内的输出矢量与180°～360°作用区域内的输出矢量对中点电压的影响是相反的。因此若每相负载电流是对称的正弦波，SHEPWM能实现中点电压自平衡。
若从180°相位开始发波，即每个周期a相从负半轴开始发波，b、c两相依次相差120°，如图5所示，并且根据式(4)～式(11)的推导，该发波方式在一个周期内对
中点电压的影响与图3所示从0°相位开始发波方式是相反的。
为了进一步分析在两种发波方式下输出开关序列对中点电压的影响，讨论0°～60°范围内SHEPWM三相输出开关序列对中点电压的影响，根据表2，从0°相位开
始发波方式下，0°～60°内输出开关序列为onp-oop-onp-pnp-pop-pnp-pno-poo-pno，由于在每个周期内先通过切换SHEPWM三相输出开关状态抑制共模
电压，因此开关序列将变换为序列I：onp-oop-onp-pnp-ono-pnp-pno-poo-pno；根据图4所示，从180°相位开始发波方式下，0°～60°内输出开关序列为opn-oon-opn-npn-non-npn-npo-noo-npo，抑制共模电压切换三相输出开关
状态后的输出开关序列为序列II：opn-oon-opn-npn-opo-npn-npo-noo-npo。对比序列I和序列II，开关状态满足式(8)、式(9)、式(10)，则根据式(4)～式(11)
知两开关序列对中点电压的影响是相反的。
因此通过中点电压的反馈，在每个周期开始时，选择合适的SHEPWM发波方式，可以有效地控制中点电压的平衡。
3.1 仿真研究
为了验证控制策略的有效性，在Matlab/SIMULINK中搭建了3L-ANPC光伏并网逆变器仿真模型进行验证，仿真系统由光伏组件模块、算法模块、逆变器主电路模块、测量模块、滤波模块和电网等部分组成, 参数如表4所示。采用SHEPWM调制方法，取调制度m=1，参考开关角度为α1=14.225 1°、α2=63.348 9°、
α3=67.886 8°、α4=83.579 2°，消除5、7、11次谐波。
图6(a)、图6(b)分别为从0°相位开始发波和从180°相位开始发波两种控制方式下中点电压波形。从两图可以看出从0°相位开始发波方式下，本文所给出解集下的SHEPWM三相输出矢量使中点电势偏高。从180°相位开始发波方式下，中点电
势偏低。若单独采取两种控制方式，中点电压容易发散。图6(c)为提出的控制策
略下，即在每个周期开始时，动态选择SHEPWM发波方式下的中点电压波形，
从图中可以看出在该控制策略下中点电压平衡得到了有效控制。图6(d)为提出的
控制策略下a相电压波形，图6(e)、图6(f)分别为共模电压波形及一个周期内的相电压频谱分析，可见在论文提出的控制策略下逆变器输出共模电压最大幅值能抑制在直流母线电压的1/6之内，相比传统SHEPWM方式，在该策略下逆变器输出
共模电压得到了有效地抑制，同时每个周期内5、7、11次谐波被有效地消除。3.2 实验研究
为了进一步证实论文控制策略的有效性，搭建了3L-ANPC光伏并网逆变系统实验平台，调制度和开关角度和参数与仿真一致。光伏组件根据Trinasolar公司的Honey 组件参数，采用Chroma-62150H光伏模拟器进行模拟，ANPC逆变器采用DSP(TMS320F28335)和CPLD(EPM1270T144I5N)为核心控制器，IRF840
MOSFET为主开关器件。其中DSP用来进行采样和控制计算，将每相的实时输出状态及作用时间传输到CPLD中，CPLD通过接收DSP运算结果产生相应的SHEPWM波，并且CPLD还用来进行I/O口扩展和死区保护。光伏逆变器输出经过LCL滤波，通过隔离升压变压器接入电网。
在论文控制策略下，采用Tektronix数字示波器测量实验结果保存数据后绘制波形如图7所示。
图7(a)为中点电压波形，可见直流母线上下侧电容电压逐渐趋于平衡，即采用论
文算法时中点电位能保持平衡。图7 (b)为ANPC逆变器输出a相电压波形，可见在论文控制策略下波形开关状态发生了相应变换。图7(c)为在论文控制策略下逆
变器输出共模电压波形，最大幅值在20 V左右，抑制在直流母线电压的1/6附近，相比传统SHEPWM方式，逆变器输出共模电压最大幅值下降了约50%。由于共
模电压为负载中性点对直流母线的中点电压，因此中点电压的波动会引起如图中所示共模电压的波动效果。图7(d)表示采用提出的控制策略下线电压频谱分析，根
据图可知，5、7、11次谐波被有效地消除，最低次谐波直到13次才出现，与预
期消谐波效果一致。图7(e)为提出的控制策略下逆变器输出的单相电网侧相电压
和电流波形，输出波形能够满足并网要求。
实验结果表明在不影响SHEPWM波形的对称性和消除线电压特定谐波的前提下，提出的控制策略可以有效地降低并网逆变器输出的共模电压和保持中点电压平衡，输出的电压和电流波形满足并网要求。
有效地控制中点电压的平衡和减小输出共模电压可以显著提高3L-ANPC光伏并网逆变器输出的电能质量。本文以3L-ANPC 光伏并网逆变器为模型，研究了三相SHEPWM输出的矢量关系，分析了SHEPWM的解对应的开关矢量对中点电压的影响，以及各矢量产生的共模电压幅值，从而提出了一种改进的SHEPWM控制
策略，该控制策略通过在每个周期内先动态变换SHEPWM开关状态，将一个小
矢量替换为同一位置与之成对的另一个小矢量，在不影响消除线电压特定谐波前提下，有效地降低逆变器输出的共模电压。且在每个周期来临时，根据中点电压的偏移情况动态选择SHEPWM的发波方式，从而有效地控制中点电压的平衡。最后通过仿真和实验验证了控制策略的有效性。提出的控制策略在两个周期切换时可能增加了器件的开关损耗，需要进一步研究。本文提出的方法可以推广到其他拓扑和更高电平数的多电平逆变器中。
多电平逆变器主要控制策略综述 ( 本站提供应用行业：阅读次数：1082) 【字体：大中小】 1 引言 多电平逆变器具有谐波小、共模电压小、电压变化率小、电磁干扰小、开关频率低、系统效率高、适合中高压大容量变频器应用等特点，近十年得到广泛的研究[1]。研究主要集中在拓扑结构、控制策略两方面。图1是多电平逆变器的主要研究内容。 图1 多电平逆变器主要研究内容 由于多电平逆变器拓扑结构的多样性，且涉及到直流电压的均衡、开关频率的合理分配、冗余状态的利用等特殊要求，使得对多电平逆变器的控制具有一定的挑战性。 2 载波调制方法(Carrier-based Modulation) 载波调制是最常用的多电平控制方法之一，其特点是通过载波和调制波(或参考波)间的比较而获得器件的开关状态。载波调制按其采样方法可分为:自然采样和规则采样，自然采样一般用于模拟电路实现，规则采样用于数字实现。规则采样又分对称和不对称采样。在载波调制中，对于m电平逆变器，常定义幅度调制比ma和频率调制比mf分别为: 其中Ac为载波峰峰值，fc为载波频率，Am为调制波峰值，fm为调制波频率。多电平载波调制由于载
波个数的增加，而变得较复杂，但也给控制提供了更多的自由度。 2.1 子谐波脉宽调制SHPWM(SubHarmonic PWM) 由Carrara[2]提出的SHPWM的基本原理是:对m电平逆变器，将m-1个具有相同频率fc和峰峰值Ac的三角载波集连续分布。频率为fm、幅值为Am的正弦调制波置于载波集的中间。将调制波与各载波信号进行比较，得到逆变器的开关状态。在载波间的相位关系方面，Carrara考虑了三种典型配置方案: (1) PD—所有载波具有相同相位; (2) POD—正、负载波间相位相反; (3) APOD—相邻载波间相位相反。 图2是SHPWM采用PD配置的波形图。SHPWM的最大线性幅度调制比ma为1。对SHPWM的研究有如下一些重要结论[3]: ·对于三相系统，频率比mf应为取3的倍数; ·单相逆变器，APOD配置电压谐波最小; ·三相逆变器，PD配置线电压谐波最小。 图2 5电平SHPWM-PD波形(ma=0.9，mf=21) 2.2 开关频率最优脉宽调制SFOPWM(Switching Frequency Optimal PWM) 由Steinke[4]提出的SFOPWM与SHPWM基本原理相同，只是前者在三相正弦调制波中叠加了一定的零序电压(三次谐波电压)。设三相均衡参考电压分别为va，vb，vc，叠加零序电压vn，后三相参考电压分别为varef，vbrdf，vcref，具体叠加方法为:
T型三电平逆变器空间电压矢量调制技术研究 摘要：T 型三电平逆变器的电路具有传导损耗低、器件数目少、成本低、输出波 形质量高等优点，是很有发展前景的一种三电平逆变器拓扑，因此本文以T型三电平光伏并网逆变器为研究对象。 关键词：T 型三电平逆变器，优点 1、三电平控制技术概述 对于要求比较高的电力电子系统中，PWM控制技术是系统所使用的是其共用技术也是其核心技术,把半导体器件的开通和关断作为条件，把直流电压变成一定形状的电压脉冲序列，这就是其基本原理，最后实现变频、变压并且有效地抑制和消除谐波。 对于PWM技术在三电平逆变器中的应用主要表现为两点：1、对输出电压要能进行约束,2、对逆变器自己的运行状况要能进行约束。 几种主要的控制策略：1、阶梯波脉宽调制法2、正弦脉宽调制法3、特定谐波消去法4、开关频率优化法5、空间电压矢量调制法。 以上几种方法中最后一种方法在应用上十分广泛。它在应用时相比于其他方法有以下几条优势：1、传导损耗低2、易于数字化3、输出波形质量高4、对于合理布局的空间电压矢量,能够使开关频率降低，由此导致开关损耗减少。 2、空间电压矢量分布 根据其电路结构图能够推出其中在每一相桥臂含有4个开关设备，这里用Sym 代表各个开关管和其对应的开关状况，这里 y= A / B/C， m = 1/ 2/3/ 4，Sym =1 表示相应的开关管开通，Sym =0则表示关断。根据前文的论述能够推出，每一相桥臂上的开关设备可以根据开关的不同组合得到不同的输出状况，可是无论怎样每一相中的开关设备Sy1 和Sy3以及Sy2以及Sy4必须是相互补充不可同时导通，初此之外开关设备Sy1 和Sy4不可以直接通过电路直接接通，所以可以得到所有开关状况中只有三个开关状况组合能够使用。 3、参考电压矢量合成原则 对于三电平逆变器输出图形的形状，要让其得以接近圆形，且最后得出的旋转磁通是圆形，这里可以利用的策略即为利用输出电平也即逆变器输出的值与其作用的时间进行有限次组合，由此使得多边形朝圆形无限接近。 这里参考电压矢量Vref是被三个基本电压空间矢量合成的即在一个采样周期内已被确定。这样根据伏秒平衡原理，对下列方程组等式两边能够得以成立即：这里对公式中的各个量作出解释T1、、T2、T3各自是V1、V2、V3 作用的时 间，Ts为采样周期。对于每一个合成参考电压矢量的基本矢量，它们发挥作用的时候所用的时间，此时能够利用后面的方程组加以计算得出来。 由每一个基本矢量与开关状况的相互对应的联系并综合参考其它方面的要求得以获得：对所有开关状况其它们输出的作用形式都可被推出。 这里对其选择合适的三个电压空间矢量即它们距离参考电压矢量是最近的用来合成旋转参考电压矢量，这是其调制算法的核心思想。 4、空间电压矢量调制算法 4.1扇区判断 （1）大扇区的划分：设电压参考矢量Vref 的幅值大小为|Vref |，相位为θ，在SVPWM 调制算法中，对于大扇区的划分依据，这里采用由上表中θ值的范围
光伏并网逆变器的研究及可靠性分析 摘要：能源关系到人类的存亡和发展，尤其化石能源仍占主导性地位。尽管化石燃料的利用率相对较高，但也存在诸多不足。如化石燃料总体有限，属于不可再生；开采石油、天然气势必会给环境带来污染。为缓解污染和能源有限性两大问题，有必要探索一种安全、绿色的可再生能源，以取缔化石能源。而太阳能作为一种可再生能源，完全满足上述要求，因而备受科研人员的关注。为推动太阳能的持续性发展，缓解眼前的能源危机，全面开发发展太阳能光伏技术迫在眉睫。 关键词：光伏发电；并网逆变器；控制；可靠性 1 光伏发电系统对并网逆变器的要求 1.1并网逆变器的要求 (1)较高的效能。广伏电池成本贵，这就需要提高并网逆变器自身的效能。当光伏电池增加后，发电成本也会随之扩大。针对大型光伏电站，大多选用 250kW、500kW集中型并网逆变器。部分10MW级及以上的光伏电站，最好选择功率更高的逆变器，如单机功率＞1MW，其效费比相对也会更高。 (2)较高的可靠性。实践中，太阳能发电基本上都是位于闭塞地区，无专人看守。所以，逆变器电路应当建立就合适的构架，同时逆变器也要具备一定的保护功能。 (3)直流输入电压有较高的适应限度。 (4)不能干扰公用电力系统，输出必须是正弦电流。 (5)家用光伏发电系统，不能有很大的电磁干扰。 1.2光伏并网逆变器相关国际标准
2019年，我国修订并完善了《GB/T 37408-2019 光伏发电并网逆变器技术要求》，关于分布式发电，其中对并网接入点频率、谐波、电压、电压闪变以及功率因数等均有详细的说明。现介绍其中的某几个重要方面。 (1)电压：逆变后，经过或不经过变压器条件下得到的输出电压，和并网点母线电压一致，其电压偏差必须满足GB/T 37408-2019的标准。 (2)电网频率：如50Hz工频电网，它的并网频率介于49.4Hz～50.4Hz。 (3)电压闪变：当连接点电压处于±5%区间，即实行并网。 (4)功率因数：若输出功率＞10%额定功率，那么功率因数＞85%。 2不同光伏电站逆变方案的介绍和对比 2.1集中式逆变器 大型地面光伏电站，普遍都在选择1MW及以上的“模块式发电，集中并网”方案。该方案中，每个1MW发电单元对应的光伏组件均是利用直流汇流箱，依次和2台500KW 集中式逆变器进行连接，经逆变后，再次和1台箱式变压器进行连接。接下来，经两条汇集线路顺利和110KV升压站进行连接，在升压处理后，最终并入到公用电网中。电站内均是选择集中式无功补偿装置SVG，并安装于 110KV升压站。 优点：从输出功率上看，基本突破兆瓦级，但是单位发电成本非常小，适用于光伏电站。缺点：相同阵列中，串联模块本身的特性，对于光伏器件及其输出功率均有较大的影响；当某个组件受到遮挡，该组件无法输出功率，甚至成为负载，导致发热。 2.2组串式逆变器 各个1MW光伏发电单元，每8串光伏组件需要利用电缆，与1台50KW 组串式逆变器之间进行连接；每4台组串式逆变器需要和1台（4进1出）交流汇流箱进行连接，经过5台交流汇流箱后，最终与1台（1000KVA）双绕组升压变成
三电平逆变器的SVPWM控制与MATLAB仿真研究 三电平逆变器是一种常用的电力电子设备，具有输出波形质量高、效 率高、功率密度大等优点。SVPWM是一种常用于三电平逆变器的控制算法，可以实现对输出电压的精确调节。本文将对SVPWM控制算法进行研究，并 使用MATLAB进行仿真验证。 首先，介绍三电平逆变器的基本原理。三电平逆变器由两个半桥逆变 器和一个中间电压平衡电路组成。其工作原理是通过控制两个半桥逆变器 的开关状态，将输入直流电压转换为输出交流电压。为了实现高质量的输 出波形，需要对逆变器的开关状态进行精确控制。SVPWM是一种常用的控 制算法，通过控制逆变器的开关状态来实现对输出电压的精确控制。 SVPWM控制算法的基本原理是将三相交流信号转换为空间电压矢量， 然后通过控制逆变器的开关状态来实现对输出电压的调节。该算法采用三 角波进行调制，根据三角波和参考信号之间的相位差确定逆变器的开关状态。具体来说，根据参考信号和三角波的相位关系，可以将逆变器的开关 状态分为六个不同的区间。在每个区间中，逆变器的开关状态发生变化， 从而实现对输出电压的调节。 为了验证SVPWM控制算法的性能，我们使用MATLAB进行仿真。首先，我们需要建立逆变器的数学模型。逆变器的数学模型可以通过电路方程和 开关动态方程来建立。然后，我们可以编写MATLAB代码来实现SVPWM控 制算法。在代码中，需要定义参考信号和三角波的频率和幅值，并根据相 位差确定逆变器的开关状态。最后，我们可以通过MATLAB的仿真工具来 模拟逆变器的工作过程，并观察输出电压的波形和频谱。
通过对SVPWM控制算法的研究和MATLAB的仿真验证，可以得出以下 结论。首先，SVPWM控制算法可以实现对三电平逆变器输出电压的精确控制。其次，通过调整参考信号和三角波的频率和幅值，可以实现不同频率 和幅值的输出电压。最后，MATLAB的仿真工具可以有效地验证SVPWM控 制算法的性能，并对三电平逆变器的工作过程进行可视化分析。 总之，SVPWM控制算法是一种常用的对三电平逆变器进行控制的算法，具有精确控制输出电压的优点。通过MATLAB的仿真分析，可以验证SVPWM控制算法的性能，并优化逆变器的设计和控制策略。这对于提高逆 变器的输出波形质量和效率，具有重要的意义。
IGCT器件与高压变频器 摘要：高压大容量变频调速系统是电力电子技术领域内的重要研究方向之一。本文针对作者所研发的基于IGCT的6kV/1250kW高压三电平中点箝位式变频器中的一些关键技术问题进行分析，并给出相关的仿真分析和试验研究结果。 1 引言 近年来，我国变频调速装置的研发和生产能力在不断的提高，应用水平也有长足的进步。目前正在向高性能和高压大容量方向发展。研制中高压变频器一直是热点之一，但由于其技术门坎高、资金投入大、研发周期长，也一直是该研究领域的难点之一。目前所采用的高压大容量变频器拓扑结构主要有： ●电容飞跨式； ●单元级联式，即所谓的Robicon结构; ●二极管中点箝位（NPC）式，国际上以ABB和Siemens的产品为代表。 相比之下，由于二极管箝位式结构需要器件比较少，结构紧凑，控制算法简洁、易于实现系统四象限运行而可以作为高端变频器使用等特点而被日益重视。但是由于该结构直接采用高压开关器件（如GTO、IGCT或高压IGBT等）作为开关工作单元，高压特征明显，器件承荷余量减小，对系统参数的配置要求提高，特别原来在中小容量和低压系统中不突出的能量瞬态过程和分布参数影响变得突出，致使研制难度增加，风险增大，进而成为高压大容量电力电子变换器的难点问题之一。 我国对高压（3kV以上）大容量（1000kW以上）的三电平NPC变频调速系统的研制仍处于初步阶段。为加速我国自己的高端中高压变频调速装置的发展，2001年10月清华大学电机系与国电南京自动化股份有限公司联合成立了清华南自电力电子应用技术联合研究所，专门针对高压大容量三电平NPC变频调速系统进行了研制。2004年研制出基于IGCT 的二极管箝位式6kV/550～1250kW三电平变频器样机，2005年实现了现场长期无故障满载运行，2006年通过了国家级技术检测部门的全部型式试验和部委级的技术和产品鉴定，目前已全面走向市场。 回顾五年多的研发历程，走过了一条从理论到实践，再从实践到理论的探索过程。尤其是对高压大容量电力电子变换装置中的关键问题理解有了进一步认识，浅肤之识，与大家一起分享。
三电平光伏并网逆变器 SHEPWM 优化控制方法 胡存刚;胡军;马大俊;王群京;罗方林 【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3 L-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。%It is important to improve output power quality , suppress common-mode voltage ( CMV ) and reduce electromagnetic interference for photovoltaic grid-connected inverter .An improved selective har-monics elimination pulse width modulation ( SHEPWM) for three-level active neutral point clamped (3L-ANPC) was proposed .In this strategy , the three-phase waveforms of SHEPWM was regarded as the space state vectors.The three-phase states of SHEPWM have different effects on the CMV and the neutral-point potential ( NP) .In the condition of keeping the NP balancing , the CMV of 3L-ANPC inverter is effec-tively reduced .The simulation and experimental results are provided to verify the effectiveness of the pro-posed control strategy . 【期刊名称】《电机与控制学报》 【年(卷),期】2016(020)007
光伏并网逆变器控制策略与研究 摘要】：能源危机和环境问题是世界各国普遍关注的话题，开发和利用可再生 能源在各国能源战略中的地位越来越高。随着科学技术的发展，光伏发电已经成 为一种解决未来能源短缺及环境污染的主要方式。本文介绍了光伏并网逆变器的 拓扑结构，分析了逆变器的控制策略及电流控制技术。 【关键词】：光伏并网逆变器，控制策略，电流控制 引言 鉴于光伏发电具有间歇性和波动性的特点，随着光伏发电的应用愈来愈广泛、光伏发电并网规模愈来愈大，对电网的稳定运行也带来了愈来愈多的挑战。并网 逆变器是光伏阵列与电网进行电能交互的关键部分，负责将光伏板输出的直流电 逆变为符合相关并网要求的交流电并入电网，与电力系统实现安全高效、稳定灵 活的互联。 本文基于二极管钳位型三电平光伏逆变器，分析了光伏并网逆变器的控制策 略及电流控制技术。 1、光伏并网逆变器的拓扑结构 逆变器是光伏并网发电系统的核心部分，决定着整个并网系统的工作性能。 根据光伏阵列输出功率的转换级数可将光伏并网逆变器分为单级式及两级式。单 级式光伏并网逆变器是指将光伏阵列的输出直接通过光伏并网逆变器完成功率直 一交的转换，并且由并网逆变器本身实现光伏阵列的最大功率跟踪（Maximum Power Point Tracking， MPPT），但单级式对光伏阵列输出电压大小要求较高。并 网逆变器只有满足一定的启动电压才能正常工作，一般通过多块太阳能电池板串 联以满足光伏并网逆变器启动工作的直流母线电压要求。两级式是在光伏逆变器 前增加了一个DC/DC升压环节，用于解决单级式光伏阵列输出电压大小不满足并 网逆变器直流母线电压幅值要求的问题。且一般是采用Boost升压电路，其最关 键的是可以在完成升压的同时通过阻抗匹配的原理实现MPPT功能。 光伏并网主要由光伏阵列、Boost升压模块、三电平光伏并网逆变器、系统控制器、锁相环和滤波环节组成。系统工作原理：太阳能经过光伏阵列转换为直流 电压，Boost升压模块将直流电压调节到逆变器直流母线电压幅值要求，从而使 逆变器输出的电流满足与电网电压同频同相的要求，即将有功电流注入电网。为 了降低系统输出的谐波含量，采用电感滤除IGBT自身快速开通关断带来的高频谐波。在一定的光照强度和周围环境温度下，光伏阵列只有一个工作电压点能实现 最大功率输出，因此需要采用一定控制策略实现最大功率跟踪控制。 2、三电平逆变器控制策略 为了克服传统两电平逆变器拓扑结构存在的不足，本文采用二极管钳位型三 电平拓扑结构。中点钳位型三电平逆变器的关键技术包括PWM调制技术以及直 流侧中点电位波动的抑制。目前应用在中点钳位型三电平逆变器的调制策略主要 可以分为:载波调制(SPWM)、空间矢量脉宽调制(SVPWM、特定谐波消去法(SHEPWM)等，其中SPWM调制及SVPWM调制是三电平逆变器最为常用的两种 调制技术。 直流侧中点电位平衡控制是对钳位型三电平逆变器直流母线上下电容中点电 压进行均压。逆变器正常工作时，要求直流侧上下电容电位保持平衡。如果直流 母线中点电位发生偏移，则严重影响系统工作性能。 2.1三电平SPWM调制策略
三电平逆变器调制方法 1. 三电平逆变器调制方法是指一种将直流电能转换为交流电能的电子器件，它通过控制电路中的开关器件，将直流电源的电压转换为三个不同电平的交流电压。 2. 最常用的三电平逆变器调制方法是基于脉宽调制技术，其中包括两种主要调制方法：三角波脉宽调制（SPWM）和正弦波脉宽调制（SPWM）。 3. 在三角波脉宽调制方法中，参考电压信号通常是一个三角波形，它与待生成的交流电压进行比较，根据比较结果控制开关器件的通断情况，实现不同电平的输出电压。 4. 正弦波脉宽调制方法是基于生成与期望输出正弦波形相匹配的脉冲信号。通常，通过选择适当的参数，如调制指数、频率等，来调整输出波形的质量。 5. 在三电平逆变器调制方法中，不同的开关状态会导致不同的输出电压水平。在三电平逆变器中，有三种基本的开关状态：1) 上平态：正负中性电平之间的状态，2) 下平态：负中性和零中性之间的状态，3) 零平态：正中性和零中性之间的状态。 6. 三电平逆变器调制方法的目标是尽可能减小输出电压的谐波含量，以保证输出波形更接近理想的正弦波形。 7. 三电平逆变器调制方法可以采用单极性或双极性开关器件，具体选择取决于应用需求和性能要求。 8. 在三电平逆变器调制方法中，通常需要使用相应的控制算法来实现输出电压的精确控制。 9. 调制方法的选择取决于应用要求。在某些高性能应用中，正弦波脉宽调制可能更适合，而在一些低成本应用中，三角波脉宽调制可能更为常见。 10. 在三电平逆变器调制方法中，需要注意的一个重要问题是开关器件的导通和关断损耗，以及这些损耗对转换效率的影响。 11. 在三电平逆变器调制方法中，常用的控制策略包括基于传统 PI 控制器、神经网络控制器、模糊逻辑控制器等。 12. 对于带有恒定负载的应用，三电平逆变器调制方法通常可以提供更稳定和高效的输出。 13. 对于带有非线性负载的应用，三电平逆变器调制方法可以降低输出谐波含量，减小对负载的干扰。 14. 三电平逆变器调制方法还可以提供更大的电压范围和电流范围。
并网逆变器控制策略研究 帅 (理工大学电气与电子工程学院，255091) 摘要：并网逆变器的控制策略是实现有效并网的关键。本文介绍了根本的调制技术与电压相位检测技术,为后续控制策略的展开打下了根底。接下来,对目前主流的几种环控制策略进展了分析,并选择基于网侧电压定向的直接电流控制策略进展了设计。 关键词：并网逆变器控制策略调制检测技术环控制 中图分类号：TK81 文献标识码：A 在三相并网逆变器控制系统中,并网的电流必须是与电网电压同频同相的正弦波电流,另外直流侧母线电压的稳定也非常重要。并网逆变器的控制通常采用双闭环的控制方案。外环采用直流母线电压环,以控制母线电压的稳定；环常采用的有两种控制方案,一种是电流环闭环,另外一种是采用直接功率控制,环的作用主要是跟踪外环输出的指令信号,如实现电流的正弦控制或者系统的有功功率无功功率的控制。环控制动态性能的好坏对外环有着直接影响,因此控制系统的环设计非常关键。 环采用的两种主要控制方案中,电流环控制技术又分为间接电流控制和直接电流控制。间接电流控制不需要采取电流信号,控制构造相对简单,但是对系统的参数很敏感,不利于滤波参数的设计,系统的动态性能较差,此种控制方式主要用在动态响应要求不高的场合。直接电流控制以实际电流采样作为反应量,系统的动态性能很高,便于系统参数的设计,但是控制算法相对复杂。环的另外一种控制方案是采用直接功率控制,系统的有功和无功实现了解耦控制,由瞬时无功功率理论,系统的有功分量和无功分量可以在两相静态坐标系下得到,也使坐标变换得以简化,系统的动态响应快。 除了上面两种环控制方案外,基于虚拟磁链的环控制技术也得到广泛关注。将并网逆变器的网侧看作一台虚拟电机,虚拟电机的定子电感和定阻对应网侧电感及等效电阻。虚拟磁链对应网侧电压的积分。虚拟磁链的控制方案不需要采取网侧电压,使系统构造简化,提高了系统因网侧电压畸变引起的扰动,不过控制算法相对繁杂。 1 PWM调制技术及电压相位检测介绍 1.1 PWM调制技术 PWM控制技术被广泛应用在变频调速和各种需要变流场合,其在逆变电路中的应用最广,也正是有赖于在逆变电路中的应用,才确定了PWM技术在电力电子技术中的重要地位。本节着重介绍一下几种主要的调制技术。 PWM〔Pulse Width modulation〕调制技术被广泛应用在逆变器场合。主要的电压型PWM 逆变器有正弦波PWM逆变器、提高直流电压利用率PWM型逆变器、消除特定谐波PWM 逆变器、优化同步式PWM逆变器、跟踪型PWM逆变器、Delta逆变器。逆变器常用PWM 的调制技术有SPWM、SHEPWM、CHBPWM、SVPWM。
npc三电平逆变器工作原理 NPC三电平逆变器是一种常用的电力电子装置，具有电能转换和控制功能。它通过将直流电源转换为交流电源，能够实现电能的传输和分配。本文将详细介绍NPC三电平逆变器的工作原理和基本原理。 一、工作原理 NPC三电平逆变器由三个电平的H桥逆变器组成，每个电平由四个功率开关管组成。逆变器的输入是直流电源，输出是交流电源。其工作原理可以分为以下几个步骤： 1. 引入直流电源：将直流电源连接到逆变器的输入端，直流电压经过滤波电路后供给逆变器使用。 2. 产生三个电平的交流电：逆变器通过PWM技术，控制开关管的通断，从而产生三个电平的交流电。其中，每个电平的H桥逆变器由四个开关管组成，可以实现六种不同的开关状态，分别对应不同的电平输出。 3. 控制逆变器输出：通过对开关管的PWM控制，可以调节逆变器输出的电压幅值和频率。通过合理的PWM控制策略，可以实现逆变器输出的电压波形控制和功率调节。 4. 输出滤波：逆变器输出的交流电经过滤波电路，去除高频噪声和谐波成分，得到平滑的交流电源输出。
二、基本原理 1. 三电平逆变器的优点：相比于传统的二电平逆变器，NPC三电平逆变器具有以下优点： a. 输出电压质量好：三电平逆变器能够产生更接近正弦波的输出电压，减少谐波成分，提高电能质量。 b. 输出功率密度高：三电平逆变器能够实现更高的功率密度，减小逆变器体积和重量。 c. 输出电压可调：通过PWM技术，可以调节逆变器输出电压的幅值和频率，满足不同应用的需求。 2. 逆变器的控制策略：为了实现逆变器输出的电压波形控制和功率调节，需要采用合理的控制策略。常用的控制策略有： a. 基波脉宽调制（SPWM）：通过调节开关管的通断时间，使得逆变器输出的电压近似正弦波。 b. 谐波消除脉宽调制（SHEPWM）：通过调节开关管的通断时间，使得逆变器输出的电压谐波成分减小。 c. 多重载波脉宽调制（MOPWM）：通过同时调节多个载波的幅值和频率，实现逆变器输出电压的精确控制。 3. 逆变器的保护功能：逆变器在工作过程中可能会遇到各种故障和异常情况，为了保证逆变器的安全和可靠性，需要具备相应的保护功能。 a. 过流保护：当逆变器输出电流超过额定值时，及时切断开关管，
光伏发电系统发电效率分析 摘要：光伏发电主要应用光伏发电原理进行太阳能发电，随着光伏发电项目不断进步，光伏发电项目建设更加注重效率和成本，从而确保光伏发电项目建设更加优化，最大程度提升项目的建设效率。现代化电力建设中光伏系统发电成为发展趋势，针对光伏系统发展，加强电厂建设、提高电能效率和电能质量是摆在电力行业面前一项新的挑战，是电力企业的一项重要研究议程。本文研究光伏发电系统的分类，对当前光伏发电系统进行分析，提出影响光伏发电系统建设效率的主要因素，同时提出光伏发电系统高效建设的对策。 关键词：光伏发电；项目建设效率；主要因素；高效建设对策 1.光伏发电系统的分类 1.1独立光伏发电系统 日常生活中，最常见的独立的光伏发电系统，例如光伏路灯、太阳能电热水器等。该系统包含全部的主要部件太阳能电池、蓄电池、充电控制器和逆变器。这种光伏发电系统是脱离电网可以自主为用户或设备供电的。在有光照的情况下为用户或设备供电并将多余电能通过蓄电池进行储存，在夜间和无光照条件下为用户或设备供电。 1.2并网光伏发电系统 并网光伏发电系统，不属于独立用户或设备，而是属于大型的光伏发电站直接与本地公共电网连接供电。大部分并网光伏发电系统不配备蓄电池，这就导致只能在白天且有光照的情况下才能进行发电。当然，也有部分并网光伏发电系统是配备有蓄电池的，但不同于独立光伏系统，所储存的电能不是用于夜间供电而是多用于公共电网停电时的应急供电。 1.3分布式光伏发电系统
分布式光伏发电系统属于并网光伏发电系统额规模小型化，更多的是用于满足特定用户的小范围供电需求[1]。 2.光伏发电系统建设效率影响因素 2.1跟踪系统。 光伏发电系统运行过程中，依靠光伏方阵完成对太阳能资 源的获取，光伏方阵对太阳能的吸收效率是影响发电效率的主要因素。实际系统 工作中，跟踪系统是通过地区内太阳运动轨迹信息定位跟踪而控制光伏方阵的核 心控制系统，对太阳位置的跟踪精度以及抗干扰能力等均有影响，同时影响工作 效率，对整体的光伏发电系统的发电效率造成影响。而在当前光伏发电系统工作 运行过程中，影响跟踪系统定位跟踪的主要因素还很多。当前部分光伏电力系统 工作过程中，利用有效面积法进行太阳能定位跟踪计算，但是使用该方法的过程中，无论是双轴模式还是单轴模式都影响电力系统的工作效率，实际电力生产过 程中，该方法需要使用先进的定位跟踪器，此举将增加光伏电力系统的建设成本[2]。 2.2光伏发电站设备因素 光伏发电系统和功率转换系统对设备的运行有着有限的约束。在电厂运行过 程中，合理选择各种电力设施以保证设施的稳定运行满足供电系统运行的需要。 分布式光电站的运行扩展需要很多不同的设施，当设备发生故障时，直接影响电 能的产生和传输。因此，可以对常用的设备，如防光电池板进行性能测试，建立 更强大的电源转换系统，使设备的日常运行水平更好地满足电力供应需求。 2.3逆变器装置也是影响光伏电力系统发电的重要装置之一，主 要作用是完成电流的转换。而在工作过程中，拓扑结构设置、电能转换过程中的 电力损失，都是影响整体电力系统工作效率的主要问题。工作过程中，拓扑结构 主要包括两电平、E型三电平以及T型三电平等3种逆变器拓扑结构，并且工作 过程中的效率损耗也不同，对于整体发电系统的工作效率也有一定影响。 3.光伏发电系统建设效率提升措施 3.1改进跟踪器的跟踪算法。
多电平变换器的发展及现状 陈蕊 【摘要】多电平交换器是当前高电压大功率电能变换领域中的研究热点之一.在了解了多电平逆变器的产生背景之后,我们比较多电平逆变电路的电路拓扑和调制方式,并对中性点嵌位型逆变器存在的问题进行分析,可以预见多电平逆变器在不久的将来会在高压大功率的场合得到更为广泛的应用. 【期刊名称】《芜湖职业技术学院学报》 【年(卷),期】2010(012)002 【总页数】4页(P21-24) 【关键词】多电平;电路拓扑;调制方式 【作者】陈蕊 【作者单位】芜湖职业技术学院电气工程系,安徽芜湖,241000 【正文语种】中文 【中图分类】TM83 多电平变换器是当前高电压大功率电能变换领域中的研究热点之一，在高压变流调速和电力系统、无功补偿及有源滤波的大功率应用中一直受到极大的重视，这种技术的研究和应用将推动高功率变换技术的发展[11]。在两电平变换器的高压大容量应用中，我们通常会采用交-直-交变频方式，而在少数的低速场合也采用交-交变频方式。在高压大容量整机应用中，由于现有的开关管的受压范围有限，传统的两电平PWM逆变器依靠单个的开关管显然承受不了直流侧的高压。除了高压缺陷
以外，在大电机调速中，传统两电平逆变器还存在以下问题：1）高频产生很高的dv/dt和浪涌电压，引起电机绕组绝缘击穿；2）高频开关产生很大的器件电压应力和开关损耗，使效率降低；3）高频开关动作对附近的通讯或其它电子设备产生宽频带的EMI；4）功率因数低。 为避免以上缺点，我们需要一种既不用升降压变压器，又无均压电路，且器件承受电压应力较低的直接高压变换器。1980年，日本长冈科技大学的南波江章 A.Nabae等人在IEEE工业应用IAS年会上提出中点钳位（NPC）逆变器，从而最早提出多电平的概念。1983年，Bhagwat和Stefanovic进一步将三电平逆变器推广到多电平的结构。它们的出现为高电压大容量电压型逆变器的研制开辟了一条新思路，其后路拓扑和控制方式上发展成多个分支，并在高压大功率变频调速方面得到了广泛的应用。 多电平逆变器的基本拓扑结构大致分为以下三种主要类型，中性点钳位型逆变器、飞跨电容逆变器和具有独立电源级联性逆变器。 中性点钳位型逆变器，又称为二极管钳位型 (Diode Clamped)，是通过串联的电容将直流侧的高电压分成一系列较低的电容电压，它采用多个二极管对相应开关元件进行钳位，以保证每次一个桥臂只有一个开关动作，并实现多电平输出，每个开关器件只承受1/2的直流母线电压。m电平的中性点钳位型多电平逆变器在直流侧需要（m-1）个电容器，还要（m-1）×2×3个开关器件，（m-1）×2×3个反馈二极管和（m-1）×（m-2）×3个钳位二极管。图1是中性点嵌位型的三电平逆变器的主电路结构。 中性点嵌位多电平逆变器主要优点是可以利用多个低压器件构成高压大容量装置，结构简单，控制灵活。因此，它成为当今应用场合最多的一种多电平电路拓扑，但也存在自身的缺陷：① 随着输出电压的增高，相应电平数也要增加，此时需要大量的钳位二极管从而使电路结构的复杂，也承受不同的反压；②开关器件所需额定
光伏发电项目建设分析 摘要：社会的飞速发展，电力资源对社会工业至关重要，但是资源枯竭的问 题日益明显，以煤炭发电的火力发电方式既不环保也不能循环利用，电力生产也 会受到影响。可再生能源成为主流趋势，太阳能有着绿色清洁、取用方便等优点，渐渐发展成最便宜的能源之一。近些年来，光伏发电的项目建设稳步发展，在注 重成本和效率的同时，要确保光伏项目的建设优化。本文通过对光伏发电建设项 目的成本和效率进行分析，提出对于项目建设影响的主要因素，根据问题给出相 应的对策。 关键词：电力资源；光伏发电；建设；对策 随着全球能源危机和环境污染的加重，开发太阳能光伏发电项目成为世 界绿色能源发展的重点，能源是社会经济发展的基础，在可持续发展的推动下， 光伏发电项目受到越来越多的重视。近些年来，光伏发电的技术逐渐成熟，成本 也渐渐下降，竞争激烈的市场，推动了光伏发电站的建设步伐。由于光伏项目投 资金额较大，在项目实施的过程中会有各种各样的风险，需要规划一个合理的光 伏发电站项目投资计划，对建设项目进行合理的评估，尽可能的减少规避投资风险，将各种资源有效划分，做到利益最大化。 一、光伏发电项目的系统概念 光伏发电系统的原理就是利用太阳能资源进行发电的装置，通过光生伏特的 工作原理进行光伏发电。太阳能发电主要是由光伏方阵、跟踪系统和逆变器装置 等部分组成，对于电力行业的发展来说，光伏发电系统有着重要的意义，光伏发 电的过程中，不会产生振动的噪音，所使用的能源是可再生的太阳能，在提升电 力生产效率的同时还具备节能环保的作用。光伏发电系统的建设中，各个组件的 合理配置非常重要，这决定了光伏发电建设的最终效果。光伏方阵作为光伏电力 系统的核心部件，在电网发电的过程里，有吸收光能的作用。跟踪系统是对太阳 能源进行追踪分析，确保了光伏发电系统可以高效吸收阳光能量，从而提高了发
基于三电阻采集的三相变换器相电流重构方法研究开题报告
基于SHEPWM技术展开调制，发现SHEPWM非常适用于变频电机驱动，因为其他调制方式如SPWM、SVPWM 往往在低载波比时性能急剧下降。提出了一种基于NPC 三电平逆变器的混合调制，用以驱动大功率调速电机，在低速时使用异步SVPWM 调制，在高速时切换为SHEPWM 调制，并且给出了调制方式的切换方法。 在明确了研究技术的使用之后，首先就是确定SVPWM调制策略的基本原理以及矢量合成的基本策略。具体如下： SHEPWM 的基本原理是基于傅里叶变换。由傅里叶变换可知，逆变器输出的矩形脉冲波形可以分解为无穷多个不同频率的正弦波的叠加，而每个正弦波的含量与矩形脉冲波形的形状有关。以图1(a)所示NPC 三电平逆变器为例，在SHEPWM 调制下其输出电压波形如图2(b)所示。 图1 NPC 三电平逆变器，(b)QW-SHE 波形 本文主要研究最常用的，输出电压波形具有半波对称(奇谐函数)，四分之一周期偶对称特点的SHEPWM 调制，被称为QW-SHE。在0–π/2 范围内，一共有N 个开关时刻（也称为开关角），分别用α1–αN 表示。则利用傅里叶变换，其输出电压可表示为式（1）所示。其中v AN、n、ω、E分别表示桥臂输出电压，谐波次数，基波角频率，直流侧上下分裂电容电压。
式（1） 3.课题进展情况 创作之前通过网络图书馆与学校图书馆收集三相变换器相电流的国内外相关文献，在阅读文献的过程中对研究重点与研究方向进行梳理。将初步分析结果进行理论分析，同时准备后续的试验。 在确定研究方向之后，通过多种渠道收集数据，并对进行前期试验工作。 查阅文献确定本文的研究背景、研究方向、研究方法、技术工具，以及书写相关文献综述。并整理收集到的调查数据，制定论文研究框架与研究思路。 与导师进行沟通，确定论文研究框架、研究内容、研究目的与研究意义，并 在后续论文创作中与听取导师修改意见，进行写作与修改。 二、存在问题及解决措施 面临问题： 1.由于时间和个人能力有限，针对企业发展过程中的多个转型重点无法全部掌握。另外，面对诸多转型问题无法进行合理取舍，对企业转型研究现状没有良好的认识，难以规避研究重点重复、研究方向意义不明等问题。 2.许多三相变换器相电流相电流重构方法的研究成果有限，导致数据收集困难。因此在调查过程与数据收集中可能会存在数据不真实、调查数据周期较短的问题。 3.在论文写作问题中也存在经验不足的问题，对于论文叙述重点、结构框架、推论逻辑等方面不够明确。 解决方法： 1.尽可能收集相关文献资料与学术论文，通过多阅读、梳理已有研究成果加深对相电流重构方法转型的认识，发现学术界中对于此类研究中未探索的区域，进行重点分析。另外，在对文献资料的收集与整理过程中，也能够增强自己的理论知识，规避过于陈旧的论点。 2.通过自身工作特点，加强与企业内部管理人员的沟通，尽可能收集目标企业有效的数据资源。针对数据信息周期较短的问题，笔者将尝试扩大研究对象，
基于载波实现的二极管钳位型三电平逆变器虚拟空间矢量脉宽 调制方法 姜卫东;赵德勇;胡杨;潘俊 【摘要】首先介绍了二极管钳位型三电平逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)和虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)原理,给出VSVPWM在第一扇区各分区的开关序列.建立包含中点电压平衡方程在内的二极管钳位型三电平逆变器的调制模型,分析VSVPWM策略与基于载波脉宽调制(CBPWM)策略的内在联系,得到基于载波调制的VSVPWM方法(CB-VSVPWM).在保持输出线电压不变的前提下,改变某一相1电平作用时间来调节由于参数及积累误差造成的中点电位的偏移.最后,实验结果验证了理论分析的正确性. 【期刊名称】《电工技术学报》 【年(卷),期】2016(031)012 【总页数】8页(P153-160) 【关键词】三电平;电容电压;虚拟空间矢量脉宽调制;载波脉宽调制 【作者】姜卫东;赵德勇;胡杨;潘俊 【作者单位】合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥 230009;合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥 230009;合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009;安徽动力源科技有限公司宣城 242100 【正文语种】中文 【中图分类】TM464
近年来，三电平拓扑已在大功率中高压交流电机传动、电网无功补偿和光伏并网等多个领域有着广泛应用。与两电平拓扑结构相比，三电平变流器具有如下优点：①每个功率管承受较小的电压应力；②在开关频率相同的情况下，能大大改善输出波形；③降低了功率管开关损耗。 在所有三电平拓扑中，二极管钳位型三电平变流器的应用最为广泛[1,2]。中点钳 位（Neutral Point Clamped，NPC）三电平变流器的脉宽调制（Pulse Width Modulation, PWM）策略多数是两电平变流器调制策略的延伸，可以分为指定谐波消去PWM（Specific Harmonic Elimination PWM，SHEPWM）和次谐波消去（Sub-Harmonic PWM, SHPWM）。载波PWM（Carrier Based PWM, CBSPWM）和空间矢量PWM（Space Vector PWM, SVPWM）都属于SHPWM。已有文献证明CBPWM和SVPWM 存在一致性[3-5]。 中点电压平衡控制是三电平NPC变流器研究的热点和难点，不同的调制方法有不同的电容电压平衡方法，如针对载波PWM的零序分量注入法[6-8]和SVPWM的冗余矢量调整法[9-11]。由于SVPWM和CBPWM算法的等效性，这两种算法平衡电容电压的方法在本质上是一致的。文献[12]指出在某些应用场合中，SVPWM 和CBPWM调制时中点电位的低频振荡是不可避免的。 虚拟空间矢量脉冲宽度调制（Virtual Space Vector PWM, VSVPWM）算法最早是针对三电平NPC变流器的中点电压平衡问题提出的，主要思想是通过小矢量和中矢量合成新矢量，合成矢量命名为虚拟空间矢量，虚拟空间矢量流入中点的平均电流为0。因此，VSVPWM可以在任何调制度和功率因数下，控制中点电压平衡[13-16]。较多的研究集中于算法的实现问题，如分区判断和矢量作用时间计算等。总的说来，VSVPWM算法较复杂，计算量大。
三相光伏并网逆变器电网高阻抗谐振抑制方法 方刚;杨勇;卢进军;刘滔;蒋峰 【摘要】A virtual resistance and capacitor active damping method is proposed due to LCL filter resonance under high impedance power grid condition.Firstly,the virtual resistance and capacitor are connected in series and then connected with filter capacitor of three-phase photovoltaic grid-connected inverters in parallel.The current of virtual resistance and capacitor branch is acquired through the voltage of filter capacitor,to be taken as the active damping current reference for resonance suppression of LCL filter.LCL filter resonance suppression is achieved for threephase photovoltaic grid-connected inverters under high impedance power grid condition through inverter-side current closed-loop control.The experimental platform of T-type three-level three-phase photovoltaic inverters rated at 15 kW is established.Steady performance of the proposed active damping method is tested,and verified by experimental results to confirm the effectiveness and validity of the proposed method.%针对电网电压高阻抗LCL滤波器谐振问题,提出一种虚拟电阻+电容有源阻尼方法.该方法将虚拟电阻和电容串联之后与三相光伏并网逆变器的滤波电容并联.通过滤波电容电压得到虚拟电阻和电容支路的电流,将虚拟电阻和电容支路的电流作为LCL滤波器谐振抑制有源阻尼电流给定.通过逆变侧电流闭环控制,实现对三相光伏并网逆变器电网高阻抗LCL滤波器谐振抑制.建立15 kW的T型三电平三相光伏逆变器平台,对所提有源阻尼方法进行稳态实验,实验结果验证所提方法的可行性和正确性.