多电平光伏逆变器的不对称分量检测及方法探讨

多电平光伏逆变器的不对称分量检测及方法探讨

曹亚四

（珠海兴业新能源科技有限公司广东省珠海市519000）

摘要：随着现代光伏逆变技术的发展，高效、高性能的并网已成为光伏逆变器产品发展的必然趋势。鉴于目前光伏逆变器领域转换效率低，并网，无管电网严重谐波污染，自身发展，反复开发，造成人力物力大量浪费，项目构建高效率的大功率模块。光伏逆变技术研究平台使光伏逆变器产品规模化、定制化、工业化、全面支持太阳能、风能、智能电网等新能源领域分布式大功率并网电力产品的研发。

关键词：多电平光伏逆变器；不对称分量检测；方法探讨

1多电平光伏逆变器的不对称分量检测意义

光伏逆变器产品不对称分量检测的研究平台对新能源技术的研究具有重要意义：

1.1提高光伏逆变器产品的使用寿命和可靠性，易于维护

光伏逆变器的寿命和可靠性已成为光伏系统的重要指标。它们的寿命和可靠性对光伏发电设备的充分利用和光伏发电系统建设的投资成本具有重要影响。电源模块组合结构设计可简化光伏逆变电源电路，提高使用寿命和可靠性，不仅可以充分提高光伏发电设备的生产能力，提高电源质量，减少故障修复损耗，而且可以改善光伏电池。模块工作效率。该平台开发的高效光伏逆变器产品不仅提高了系统的使用寿命，而且提高了系统的可靠性，对提高产品的竞争力具有重要意义。针对这一发展方向，对光伏逆变器的数字化控制策略进行了深入系统的研究。在此基础上，提出了一种成熟可行的解决方案，使光伏逆变器智能化，易升级，灵活。

1.2提高光伏逆变器产品的效率和性能

光伏逆变器并网控制技术是国内外主要科研院所和企业研究光伏发电的热点。因此，采用高效的单级三电平电源转换技术，优化系统性能指标设计，应用高效，高性能光伏逆变器产品，在光伏并网发电领域，光伏利用能量得到改善，损失减少。提高光伏逆变器产品的效率，为用户节省更多资源是未来发展的必然趋势。对中国新能源，特别是光伏能源的大规模和工业化利用具有重要意义。

1.3模块化和标准化光伏逆变器产品的硬件电路，系统功能和控制算法

针对目前高效，高性能光伏逆变器产品目前困难，周期长，产业化程度低的问题，本项目将通过成熟电源模块的合理组合，开发和开发各种光伏逆变器产品的电源模块。相应的光伏逆变器产品的形成不仅使逆变器模块的维护和改进更加方便，而且避免了相同逆变器模块的重复研发，节省了人力物力。同时，模块化的思路可以扩展到其他相关新能源产品的开发，从而可以提高整个新能源产业的产品开发过程。

1.4通过研究平台建设加强国际交流与合作

目前，中国在一些关键技术与发达国家之间仍存在一定差距。通过建立研究平台，加强与其他发达国家的技术交流，学习和吸收国外先进技术和经验，积极开展国际合作，提高国内技术水平。提升中国可再生能源发展水平和创新能力。

2多电平光伏逆变器的不对称分量检测及方法

新能源利用和智能电网是当今电力系统领域发展和投资的热点。其中，光伏发电技术是各国政府支持发展的领域。然而，光伏发电技术的大规模工业应用存在许多局限性：光伏逆变器成本和寿命的提高；光伏逆变器的性能和寿命在整个系统的效率和可靠性中起着关键作用。开发新的拓扑结构和新结构的光伏逆变器，以提高其使用寿命，确保其稳定高效的工作，可以降低成本，提高光伏发电系统的竞争力；提高光伏逆变系统的性能；网络质量是光伏逆变器的关键性能指标。光伏逆变器的高效率趋势是拓扑从两级串联到单级串联，从硬开关到软开关，从两级逆变器到多功率。扁平逆变器开发，简单控制，以复杂的控制开发；提高网格质量需要滤波器优化，多级拓扑结构使用以及更先进的PWM控制算法。分布式电源的大规模并网控制；可再生能源本质上是分散的，周期性的和无序的。其大规模并网应用将影响电网并导致电网负载不匹配。因此，如何规范分布式新能源，准确预测发电量，实现大功率储能是解决可再生能源并网问题的关键问题。

2.1三电平逆变器的电压空间矢量

从三电平电压空间矢量分布图可以看出，相同的矢量可以对应于不同的开关状态，并且27组开关状态仅对应于19个空间矢量。根据矢量的大小，可以分为四类，分别为长矢量L1V～L6V，中矢量M1V～M6V，短矢量S1V～S6V和零矢量0V。

三级SVPWM调制算法的算法如下：

（1）根据三相输出电压的瞬时值通过坐标变换获得参考电压矢量；

（2）确定参考电压矢量的位置，找到三个用于合成参考矢量的基本矢量；

（3）基于伏秒平衡计算基本矢量动作时间；

（4）确定基本向量的作用顺序；

矢量状态被转换为开关状态，并且根据计算的动作时间输出三电平逆变器桥的开关的PWM驱动信号。

2.2行动时间的计算

矢量分布图中有6个大扇区，每个大扇区分为6个小扇区。因此，有36个公式组用于计算三个基本矢量的相应动作时间，并且直接计算是麻烦的。在本文中，采用另一种时间计算方法。由于基本矢量分布图的对称性，不同大扇区中的小扇区的矢量动作时间也具有一定的逻辑关系，并且可以使用扇区IV中的小的扇区。扇区的时间计算用作参考时间计算单元。当参考矢量位于其他5个大扇区中时，它等于用于时间计算的扇区IV中的相同相对位置，并且矢量根据不同的大扇区起作用。顺序和参考时间之间的逻辑关系调整基本矢量和动作时间之间的对应关系。

2.3三电平拓扑电路的仿真模型

三电平逆变器SVPWM的整体仿真模型包括直流电源，三相三电平逆变桥，电阻负载，以及根据上述SVPWM仿真子模块构建的SVPWM生成模块。直流母线电压为600V，负载电阻的电阻为10Ω×3，滤波电感为1mH×3。SVPWM生成模块的参考信号是三相交流信号源，相电压幅度为311V，频率为50Hz。开关频率为10kHz。

隔离驱动器电源板由插在驱动板上的板对板连接器供电，为驱动板上的四个驱动器IC供电，然后驱动板通过板对板插入主电源板连接器驱动每个IGBT模块，主电源板。通过电感滤波器连接到电压和电流采样板后，除了电网电压和并网电流的采样电路外，采样板还包括一个软启动电路，用于对直流母线电容器进行预充电在主电源板上，对直流母线电压进行采样。该电路分别收集直流总线端子和下端子电容器的直流电压，以及硬件过流保护电路，并网控制继电器等。

3结束语

选择矢量的增加，加上短矢量有两种开关状态的组合，三电平逆变器的电压空间矢量合成方法可用于许多选择。首先根据传统的三级SVPWM算法（区域判断，时间计算，中心对称七段PWM触发信号生成）建立三级SVPWM的SIMULINK仿真模型，然后分析三级SVPWM的输出状态。液位逆变器。在共模电压的基础上，分析了不同电压空间矢量合成方法（基本矢量状态动作阶次和相应的时间分配）对输出共模电压的影响，提出了一种共模电压脉冲周期平衡SVPWM调制算法。在仿真模型上实现调制算法，基于调制算法和其他调制算法的三电平逆变器输出共模电压波形及其频谱分析，以及逆变器输出电流波形及其频谱分析，给出了仿真结果。结果表明，本文提出的共模电压脉冲周期平衡的SVPWM调制算法具有更好的共模电压抑制效果。

参考文献：

[1]余运俊，裴石磊，万晓凤，辛建波.NPC三电平光伏逆变器开路故障诊断[J].电子测量与仪器学报，2018，32（05）：41-49.

[2]张雪.电网电压不平衡情况下三电平光伏逆变器控制研究[D].燕山大学，2018.