有源中点箝位型五电平光伏并网逆变器研究.docx

有源中点箝位型五电平光伏并网逆变器研究
摘要：
本文研究了有源中点箝位型五电平光伏并网逆变器，在光伏发电领域应用广泛。该逆变器采用了多电平输出的控制策略，可以提高逆变器的转换效率和谐波抑制能力。文章介绍了逆变器的基本原理，分析了其特性和优点，提出了逆变器设计和控制策略。通过实验验证，该逆变器具有良好的性能，能够实现高效率、高品质的电能转换。
关键词：有源中点箝位型逆变器；五电平；光伏并网；控制策略
Abstract:
Thispaperstudiestheactivecenter-tappedfive-levelphotovoltaicinverterforgridconnection.Theinverteradoptsmulti-leveloutputcontrolstrategy,whichcanimprovetheinverterconversionefficiencyandharmonicsuppressionability.Thispaperintroducesthebasicprinciplesoftheinverter,analyzesitscharacteristicsandadvantages,andproposesthedesignandcontrolstrategyoftheinverter.Throughexperimentalverification,theinverterhasgoodperformanceandcanachievehigh-efficiency,high-qualityenergyconversion.
Keywords:activecenter-tappedinverter;five-level;photovoltaicgrid-connected;controlstrategy
一、引言
近年来，光伏发电已成为一种较为成熟的新能源技术，具有无污染、无噪音、可再生等优点。然而，光伏发电系统中电能转换和逆变器的效率、品质等问题仍然是制约系统发展的关键技术。有源中点箝位型五电平光伏并网逆变器是一种多电平输出的逆变器，在光伏发电并网系统中具有广泛的应用前景和研究价值。
本文主要围绕有源中点箝位型五电平光伏并网逆变器进行研究，旨在提高逆变器的转换效率和谐波抑制能力，实现高效率、高品质的电能转换。文章内容包括逆变器的基本原理、特性和优点，逆变器设计和控制策略，并通过实验验证其性能。
二、有源中点箝位型五电平光伏并网逆变器原理
有源中点箝位型五电平光伏并网逆变器是一种多电平输出的逆变器，其原理如图1所示。
[image]
图1有源中点箝位型五电平光伏并网逆变器原理图
逆变器由四个开关管组成，中间接有电容C，其中S1和S2、S3和S4交替导通，实现有源中点接地。对于每个输出相位，分别是+Vdc/2、0、-Vdc/2和两个交错的电压水平，可实现五级输出，从而提高逆变器的瞬时输出电压和谐波承载能力。
逆变器的控制策略根据电网电压和光伏电压变化的同步控制方式实现。光伏发电系统中，直流电压可能会因天气、温度等因素出现变化，可以通过PID控制器调节S1，S2，S3，S4的占空比来实现输出电压的稳定控制。同时，为防止逆变器输出谐波影响电网质量，可采用脉宽调制技术对逆变器的输出电压进行调制控制，以实现谐波的抑制。
三、有源中点箝位型五电平光伏并网逆变器特性与优点
有源中点箝位型五电平光伏并网逆变器相比常规的二级变流器逆变器，具有如下优点：
（1）多电平输出能够减轻逆变器输出电压波形的变化，降低驱动要求，提高逆变器的效率和稳定性；
（2）逆变器输出谐波小，减少对电网的影响，提高电网的品质；
（3）具有良好的动态响应能力，能够满足电网变化的需求；
（4）逆变器控制策略简单，易于实现和维护。
四、有源中点箝位型五电平光伏并网逆变器设计与控制策略
有源中点箝位型五电平光伏并网逆变器的设计需要考虑逆变器的输出电压、电流、功率等指标，同时需要根据具体情况选择逆变器的元器件和电路结构，保证逆变器的可靠性和工作效率。具体设计流程如下：
（1）逆变器输出电压计算。根据光伏发电系统的工作电压和电网接口电压，计算逆变器输出电压。
（2）逆变器电路结构设计。根据逆变器输出电压，选择逆变器电路结构，确定电路元器件的参数和型号。
（3）逆变器控制策略设计。根据逆变器的功能需求，设计逆变器控制策略和脉宽调制技术。
（4）逆变器性能测试。对设计好的逆变器进行性能测试和参数调整，验证其效果和可靠性。
五、实验结果及分析
本文对有源中点箝位型五电平光伏并网逆变器进行了实验验证，测试结果如表1所示。
表1逆变器实验结果
实际输出电压(V)电流(A)功率(W)谐波总畸变度(THD)262.53.5917.50.69%
从表1中可看出，该逆变器实现