单级模块化多电平光伏并网逆变器研究.pdf

第47卷第8期电力电子技术Vo1．47，No．8
2013年8月PowerElectronicsAugust2013

单级模块化多电平光伏并网逆变器研究

申科，王建赜，纪延超，蔡兴国
(哈尔滨工业大学，电气工程及自动化学院，黑龙江哈尔滨150001)

摘要：提出了基于模块化多电平变换器(MMC)的光伏并网发电系统的单级双闭环控制策略。电压外环为电流
内环提供与电网同相位的并网参考电流，电流内环采用比例谐振(PR)控制器以实现并网电流的无静差调节。
采用增量电导法完成最大功率点跟踪(MPPT)任务，基于反馈控制的思想，通过对各子模块的参考电压进行微
调，实现电容电压平衡控制。该光伏逆变系统的拓扑结构不仅具有高度模块化和用户定制的优点，而且能适
应一定范围的光伏电池电压波动。实验结果证明了所提方法的正确性和可行性。
关键词：逆变器；模块化多电平变换器；光伏并网；电压平衡
中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1000—100X(2013)08—0041—03

ResearchonSingle-stageModularMultilevelPhotovoltaicGrid-connectedInverter

SHENKe，WANGJian—ze，JIYan—chao，CAIXing-guo
(HarbinInstituteofTechno~gy，Harbin150001，China)
Abstract：Thispaperpresentsasingle—stagedoubleclosedloopcontrolstrategybasedonmodularmuhilevelconverter
(MMC)forphotovohaiegrid—connectedpowergenerationsystem．Theoutervoltageloopisresponsibleforprovidingthe
referencegridcurrent，whichinphasewiththegridvoltage，whiletheproportional-resonant(PR)controllerisadopted
intheinnercurrentlooptoachievezerostaticeroradjustment．Thetaskofmaximumpowerpointtracking(MPPT)is
completedbyusingtheincrementalconductancemethod．Inviewoftheideaoffeedbackcontrol，tofine-tunetheref—

erencevoltageofeachsub-moduleprovidesareliablesolutiontotheproblemofcapacitorvoltagebalancingcontro1．

Thegrid-connectedinverterhasamodularandcustomizedtopology，andthecontrolsystemofitcanadapttoarange

ofvoltagefluctuationfromthephotovoltaicbattery．Theexperimentalresultsverifythecorrectnessandthefeasibilityof

theproposedmethod．
Keywords：inverter；modularmultilevelconverter；photovoltaicgrid—connected；voltagebalancing

FoundationProject：SupportedbyInternationalScience＆TechnologyCooperationProgramofMinistryofScience
andTechnologyofChina(No．2010RR0002)

1引言体效率和功率密度，而且可显著缩短装置的设计、
制造及升级维护过程的周期。得益于MMC的模块
当前世界各国面临着能源短缺、环境恶化等
化特性，设计者可灵活地选择功率单元的数量以
诸多现实挑战。开发无污染可再生的新能源成为
适合不同容量和电压等级的光伏电站并网需求。
明智的选择。光伏发电以其无污染、储量丰富和分
由此可见。单级MMC拓扑在未来分布式光伏并网
布广泛等优势而得到推广[11，同时愈来愈多的研
发电系统中具有可观的应用前景。但光伏电池的
究者致力于基于多电平变换器光伏并网接口的研
电压软特性导致的直流母线电压不稳定是单级
肃【。MMC自提出以来就备受关’注【。文献[4]研究
MMC并网控制中的难点。这里通过原理分析，提
了双级式MMC