：第η个SM单元中二极管的阳极接入所述直流电网。
[0052] 2、DC/DC 变换器
[0053] 本实施例中DC/DC变换器为单向的隔离型DC/DC变换器。
[0054] 3、子单元模块的工作模式
[0055] 本实施例中子单兀的工作模式包括放电模式和充电模式。
[0056] (1)放电模式
[0057] 当稳压电容Ci两端的电压大于电压上限阈值时，子单元模块工作于放电模式。
[0058] 放电模式时触发开关管Si导通，当开关管Si导通后相当于在二极管Di两端施加 了一个方向电压，二极管Di截止，从而向直流电网放电。
[0059] (2)放电模式
[0060] 当稳压电容Ci两端的电压小于电压下限阈值时，子单元模块工作于充电模式。 [0061] 放电模式时触发开关管Si关断，二极管Di在开关管Si关断后导通，即二极管Di 在并网电流驱动下自然导通，从而将稳压电容Ci从直流电网侧旁路掉，光伏组件通过DC/ DC变换器向稳压电容Ci充电。
[0062] 二、新型光伏模块化多电平变换器的控制方法
[0063] 本实施例中采用电容电压排序法控制模块化多电平变换器中η个稳压电容的两 端电压均衡；该电容电压排序法包括：
[0064] 1、采集η个稳压电容两端的电压Ui, i = 1，2, . . .，η。
[0065] 2、将电压吩安照电压值由大到小的顺序排列，得到电压值序列S ,，j = 1，2, . . .，η。
[0066] 3、选取电压值$对应的稳压电容，则控制包含有稳压电容的子单元模块工作于放 电模式，j = 1，2,. . .，η-2。
[0067] 选取电压值$对应的稳压电容，则控制包含有稳压电容的子单元模块工作于放电 模式，j = η-1，η〇
[0068] 三、本实施例中对由7个子单元模块组成的新型光伏模块化多电平变换器的光伏 发电直流并网进行说明。
[0069] 1、新型光伏模块化多电平变换器的拓扑结构
[0070] 如图4所示，该新型光伏模块化多电平变换器包括7个子单元模块，每个子单元模 块包括一个光伏组件、一个全桥变换器、一个稳压电容和一个SM单元。
[0071] 如图5所示，本实施例中该全桥变换器采用单向的全桥变换器，通过移相PffM技术 实现对光伏组件PV最大功率点的跟踪。
[0072] 2、新型光伏模块化多电平变换器的控制方法
[0073] (1)采集稳压电容C1-C7两端的电压UrU7O
[0074] (2)将电压1]广U 7按照电压值由大到小的顺序排列，得到电压值序列S i，S2, S3, S4，S5，S6, S7〇
[0075] (3)选取电压值序列中的S1, S2, S3, S4, 55对应的稳压电容，则控制包含有前述稳压 电容的子单元模块工作于放电模式。
[0076] 选取电压值序列中的S4, &对应的稳压电容，则控制包含有前述稳压电容的子单 元模块工作于放电模式。
[0077] 3、本实施例中新型光伏模块化多电平变换器各组件的参数为：
[0078] ①：光伏组件PVl~PV7的开路电压为350~600V，最大功率为IOkW ;
[0079] ②：直流电网侧的电压为IkV ;
[0080] ③：直流电网侧电感Lg为400uH ;
[0081] ④：子单元模块的参数如表1所示：
[0082] 表 1
[0084] 本实施例中新型光伏模块化多电平变换器的仿真结果如图6-11所示：
[0085] ①：图6示出了光伏组件PV的输出电压Vpv、输出电流Ipv和输出功率Ppv。依据 图6可以确定全桥变换器通过移相PffM技术很好地实现了对光伏组件PV最大功率点的跟 足示。
[0086] ②：图7示出了全桥逆变器的原边电压Vab和原边电流Ip。
[0087] ③：图8由上至下依次示出了开关管SI~S7的驱动信号波形，任意时刻新型光伏 模块化多电平变换器有且只有5个开关管是导通的。
[0088] ④：图9出了新型光伏模块化多电平变换器并网电流Ig的波形，依据图8可以确 定该变换器输出的并网电流能够很好地稳定在一个小范围内波动。
[0089] ⑤：图10和11示出了每个子单元模块中稳压电容两端的电压波动情况，依据图 11可以确定每个稳压电容的均值为200V，波纹为4V左右，实现了各个子单元模块中稳压电 容两端电压的均衡。
[0090] 最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实 施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
【主权项】
1. 一种新型光伏模块化多电平变换器，其特征在于，所述模块化多电平变换器包括n 个子单元模块，n至少为2 ;所述n个子单元模块的输入端分别接入一个光伏组件，输出端均 接入直流电网； 所述子单元模块包括DC/DC变换器、稳压电容和SM单元；所述SM单元由开关管和二极 管串联组成；所述DC/DC变换器的输入端接入所述光伏组件，输出端依次并联有所述稳压 电容和SM单元。2. 如权利要求1所述的新型光伏模块化多电平变换器，其特征在于，所述SM中开关管 的发射极与二极管的阴极连接。3. 如权利要求1所述的新型光伏模块化多电平变换器，其特征在于，所述模块化多电 平变换器包括n个SM单元； 第1个SM单元中开关管的发射极通过电感接入所述直流电网； 第i个SM单元中二极管的阳极与第i+1个SM单元中开关管的发射极连接，i= 1, 2,,n-1； 第n个SM单元中二极管的阳极接入所述直流电网。4. 如权利要求1所述的新型光伏模块化多电平变换器，其特征在于，所述DC/DC变换器 为隔离型DC/DC变换器。5. 如权利要求1所述的新型光伏模块化多电平变换器，其特征在于，所述子单元模块 的工作模式包括放电模式和充电模式； 当所述稳压电容两端的电压大于电压上限阈值时，子单元模块工作于放电模式；触发 所述开关管导通，所述二极管在开关管导通后截止，从而向直流电网放电； 当所述稳压电容两端的电压小于电压下限阈值时，子单元模块工作于充电模式；触发 所述开关管关断，所述二极管在开关管关断后导通，光伏组件通过DC/DC变换器向稳压电 容充电。6. 如权利要求1-5任一项所述的新型光伏模块化多电平变换器的控制方法，其特征在 于，所述方法采用电容电压排序法控制所述模块化多电平变换器中n个稳压电容的两端电 压均衡；所述电容电压排序法包括： 步骤1 :采集所述模块化多电平变换器n个稳压电容两端的电压U1,i= 1，2,...，n; 步骤2:将所述电压吩安照电压值由大到小的顺序排列，得到电压值序列S,，j= 1，2，? ? ?，n ; 步骤3 :选取电压值$对应的稳压电容，则控制包含有所述稳压电容的子单元模块工 作于放电模式，j= 1，2,. . .，n-2 ; 选取电压值$对应的稳压电容，则控制包含有所述稳压电容的子单元模块工作于放电 模式，j=n-1，n〇
【专利摘要】本发明提供了一种新型光伏模块化多电平变换器及其控制方法，所述光伏模块化多电平变换器包括n个子单元模块，n至少为2；n个子单元模块的输入端分别接入一个光伏组件，输出端接入直流电网；所述方法采用电容电压排序法控制模块化多电平变换器中n个稳压电容的两端电压均衡。与现有技术相比，本发明提供的一种新型光伏模块化多电平变换器及其控制方法，使得变换器的控制更加简单，提高了变换器的效率，并且减少了开关器件的同时也减少了驱动总功率和开关损耗。
【IPC分类】H02J7/35, H02S40/30
【公开号】CN105227128
【申请号】CN201510624875
【发明人】陶以彬, 杨波, 李官军, 胡金杭, 崔红芬, 冯鑫振, 曹远志, 周晨, 余豪杰, 刘欢, 赫卫国, 鄢盛驰, 庄俊, 李跃龙, 卢俊峰, 朱红保, 侯书毅
【申请人】中国电力科学研究院, 国家电网公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月25日