理想电网条件下可再生能源发电三电平并网逆变器 three-level grid connected inverter for renewable generation in ideal power grid condition.pdfVIP

No．3 第34卷第3期 电力系统自动化 V01．34 AutomationofEiectricPower Feb．10，20lO 2010年2月10日 Systems 理想电网条件下可再生能源发电三电平并网逆变器 王 种，邢 岩，方 宇，郝飞琴，马运东 (南京航空航天大学航空电源重点实验室，江苏省南京市210016) 摘要：在可再生能源发电系统中，并网逆变器是实现电能馈送电网的重要环节。文中研究了二极 管钳住型三电平逆变器及其并网运行控制策略。建立了并网逆变器在两相同步旋转坐标系下的数 学模型；分析了并网模式下电压、电流的矢量关系；采用基于d-q坐标系的矢量控制策略及并网电 流跟踪控制，实现了以单位功率因数馈送电能；分析了逆变器直流侧电容不均压的原因，提出了一 种基于模糊控制的中点均压策略。仿真和实验结果验证了其有效性。 关键词：并网逆变器；三电平；空间矢量；模糊控制 0 引言 和S。关断时，s；一0；当S，。和S，。导通，且Si。和Siz关 断时，si一一1。这样可得到如图2所示的简化电路 近年来随着风能、太阳能等的开发和利用，并网 模型。为了方便分析，将开关函数si分解成S 逆变器作为可再生能源发电系统中连接电网、传递 S。S。。这3个单刀开关的开关量，导通时其开关函 能量的核心装置被广泛研究及应用[1‘3]。大容量发 数值为1，断开时其开关函数值为0。各电压、电流 电系统直流母线电压较高，传统的两电平三相桥式 的参考方向定义如图2所示。 电路由于其开关器件电压应力高、du／dt大、滤波电 感的体积和重量较大，导致其应用受到限制[4。6]。三 电平电路拓扑电压应力比同功率两电平小一半，另 外，由于其桥臂输出有3种电平，更接近于正弦波， 因此具有更好的谐波频谱，从而更适合应用于大功 率新能源发电场合[7]。本文针对二极管钳位型三电 平并网逆变器，研究其建模及控制策略。另外，二极 管钳位型三电平逆变器输入端电容中点电压的不平 衡是不可避免的[8{]。中点不平衡会造成输出波形 图1二极管钳位型三电平并网逆变器拓扑 Maincircuitof inverter 畸变，谐波含量增大，在负载中引入低次谐波甚至直 Fig．1 diode-clamped 流分量，危及应用系统[10|。本文提出并研究了一种 基于模糊控制的中点均压策略。 一‰上 一^5印!点旦 A 三Cl UclI= S∞7 t。’≮ 。SIn‘La 1 并网逆变器的数学模型 ：越 D ’SbD ，、 —UO 七