单相级联多电平光伏并网逆变器的控制研究

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1、单相级联多电平光伏并网逆变器的控制研究Researchonthecontrolofsingle-phaseCascadedMultilevelPhotovoltaicGrid-connectedInverter学科专业：电气工程研究生：董宏超指导教师：贾贵玺副教授天津大学电气与自动化工程学院二零一四年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他

2、教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日我是爱天大的！！学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日

3、期：年月日签字日期：年月日摘要级联多电平逆变器输出电压波形为正弦式阶梯波，含有的谐波量很低，降低了对电压滤波的要求，这大大减小了所应用系统的体积，而且其本身具有很强的抗干扰能力，因此其在光伏发电的领域有着不可估量的发展前景。本论文对基于混合级联七电平逆变器的光伏并网系统进行研究，重点研究了逆变器的调制方法，分析了基于载波水平移相和载波垂直移相调制技术，并在此基础上设计了变载波频率调制方法，仿真验证了变载波频率调制方法在混合级联七电平逆变器上应用的可行性。首先，本文对光伏并网逆变器的拓扑结构及存在

4、的实际问题进行阐述，并分析了多电平逆变器的拓扑结构，重点研究了单相级联和混合级联七电平逆变器，比较了二者的拓扑结构，输出电压特性，最终选定单相混合级联七电平逆变器作为本文的研究对象。其次，针对混合级联七电平并网逆变器，其主要调制方法包括阶梯波EPWM调制法和多载波SPWM调制法。本文针对这两种不同方法的实现过程及在系统中应用的优缺点进行分析。并提出三角载波频率可变的，且相邻载波相位相反的变载波频率调制策略，仿真验证了该调制方法可实现七电平输出电压，并避免逆变器功率倒送现象的发生。再次，本文分析了

5、基于混合级联七电平逆变器的并网光伏系统控制策略。对光伏电池的输出特性、独立MPPT控制进行仿真，并重点分析了电流内环、电压外环的控制策略。在采用控制器上，比较电流内环采用PI或准PR控制器对电网系统性能影响并利用Matlab仿真验证。最后，对上述光伏系统的设计方案进行了阐述，硬件设计主要包含采样电路设计、PWM脉冲设计、锁相设计。软件设计主要包括主程序与中断程序。关键词：逆变器单相混合级联七电平多载波SPWMABSTRACTCascademulti-levelinverterhastheadva

6、ntagethattheoutputvoltageharmoniccontentislow,theoutputfiltervolumeissmallandtheelectromagneticimmunityisstrong,Whichiscontributetoreducethevolumeofphotovoltaicgridsystem,increasesystemefficiencyandreducecosts,thatmakesithasbroadapplicationprospectsi

7、nthephotovoltaicfield.Inthispaper,westudyatsingle-phasehybridcascadesevenlevelandinverter,onthebasisofanalysisthemodulationmethodofinverter,proposedavariablemodulationmethodbasedonthetechniqueofcarrierverticalphaseshiftmodulation,andstudythegrid-conn

8、ectedPVsystemsbasedonhybridcascadeseven-levelinverter.Firstly,thepaperintroducesthecurrentresearchsituationofPVgrid-connectedinverter.Fortopologyofcascademulti-levelinverter,focusonboththesingle-phasecascadeseven-levelinverterandthehybridcascadeseven