一种级联型光伏逆变器及其并网控制方法与控制器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光伏新能源技术领域，特别涉及一种级联型光伏逆变器及其并网控制 方法与控制器。
【背景技术】
[0002] 级联型多电平逆变器系统的架构示意图如图1所示，由N个DCAC变换器的输出 直接串联，组成多电平，再经滤波器滤波后并网。其输入端连接N个相互独立的直流源，通 常通过采用变压器的二次绕组通过二极管整流来实现，或者直接以N个电池作为输入直流 源，在这些应用领域上更多考虑的是如何实现N个直流源的功率均衡的问题。
[0003] 随着近年来光伏产业的发展，将级联型多电平逆变器应用到光伏逆变器领域 的想法也逐渐成形，多个光伏组件自然形成多个独立的直流源，可以实现模块级别的 MPPT(MaximumPowerPointTracking，最大功率点跟踪）。
[0004] 然而，由于各个光伏组件的工作情况不同，各个独立的DCAC变换器的输入电压有 可能不一致，其输出功率也将随着光伏组件的差异而产生差异；因此传统的功率均衡控制 方法已不再适用，需要寻求各个DCAC变换器进行输入电压独立控制、输出功率独立控制的 新型级联型光伏逆变器的并网控制方法。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种级联型光伏逆变器及其并网控制方法与控制器，为各个DCAC变 换器提供输入电压的独立控制及输出功率的独立控制。
[0006] 为实现所述目的，本申请提供的技术方案如下：
[0007] -种级联型光伏逆变器的并网控制方法，应用于级联型光伏逆变器的控制器，所 述级联型光伏逆变器包括所述控制器和分别与所述控制器及N个光伏组件相连的N个子模 块；N为正整数；所述子模块包括DCAC变换器；所述级联型光伏逆变器的并网控制方法包 括：
[0008] 分别对每个所述光伏组件进行最大功率点跟踪MPPT算法的计算，获得每个所述 光伏组件的输出电压指令值；
[0009] 根据每个所述光伏组件的所述输出电压指令值和采集到的输出电压实际值，计算 得到每个所述光伏组件的输出功率指令值；
[0010] 根据每个所述光伏组件的所述输出功率指令值进行求和计算，得到所述级联型光 伏逆变器的总输出功率指令值；
[0011] 根据所述总输出功率指令值、采集到的电网电压及功率平衡原理计算得到所述级 联型光伏逆变器的总输出电流指令值；
[0012] 根据所述总输出电流指令值和采集得到的总输出电流实际值及所述电网电压，计 算得到所述级联型光伏逆变器的总调制波；
[0013] 根据所述总调制波和所述总输出功率指令值、每个所述光伏组件的所述输出功率 指令值及每个所述光伏组件的所述输出电压实际值，计算得到每个所述DCAC变换器的PWM的占空比。
[0014] 优选的，分别对每个所述光伏组件进行MPPT算法的计算的步骤包括：
[0015] 采集每个所述DCAC变换器的输入电压值和输入电流值；
[0016] 根据所述输入电压值和所述输入电流值进行MPPT算法的计算。
[0017] 优选的，根据每个所述光伏组件的所述输出电压指令值和采集到的输出电压实际 值，计算得到每个所述光伏组件的输出功率指令值的步骤包括：
[0018] 根据每个所述光伏组件的所述输出电压指令值和采集到的所述输出电压实际值， 计算得到每个所述光伏组件的所述输出电压指令值减去所述输出电压实际值的差值；
[0019] 对所述差值进行PI调节运算，得到每个所述光伏组件的输出电流指令值；
[0020] 对每个所述光伏组件的所述输出电流指令值和所述输出电压实际值进行乘积运 算，得到每个所述光伏组件的所述输出功率指令值。
[0021] 优选的，根据所述总输出功率指令值、采集到的电网电压及功率平衡原理计算得 到所述级联型光伏逆变器的总输出电流指令值的步骤包括：
[0022] 对采集到的所述电网电压进行计算，分别得到所述电网电压的有效值及所述电网 电压的相位；
[0023] 根据所述总输出功率指令值、所述电网电压的有效值、所述电网电压的相位及功 率平衡原理，
计算得到所述级联型光伏逆变器的 总输出电流指令值；
[0024] 其中，/；；为所述总输出电流指令值；/L/为所述总输出功率指令值八_为所述 电网电压的有效值；cosΘ为所述电网电压的相位。
[0025] 优选的，根据所述总输出电流指令值和采集得到的总输出电流实际值及所述电网 电压，计算得到所述级联型光伏逆变器的总调制波的步骤包括：
[0026] 根据所述总输出电流指令值和采集得到的总输出电流实际值，计算得到所述总输 出电流指令值减去所述总输出电流实际值的差值；
[0027] 对所述差值进行PI调节运算，得到所述级联型光伏逆变器的滤波电感电压值；
[0028] 对所述滤波电感电压值与所述电网电压进行求和计算，得到所述总调制波。
[0029] 优选的，根据所述总调制波和所述总输出功率指令值、每个所述光伏组件的所述 输出功率指令值及每个所述光伏组件的所述输出电压实际值，计算得到每个所述DCAC变 换器的PWM的占空比所采用的公式为：
[0031] 其中，dk为第k个所述DCAC变换器的PWM的占空比；Pk为第k个所述光伏组件的 所述输出功率指令值；Ptotal为所述总输出功率指令值；VHT为所述总调制波；Vddi为第k个所 述光伏组件的所述输出电压实际值。
[0032] 一种级联型光伏逆变器的控制器，用于对级联型光伏逆变器进行并网控制，所述 级联型光伏逆变器的控制器分别与所述级联型光伏逆变器的N个子模块相连；N为正整数； 所述子模块包括光伏组件和DCAC变换器；所述级联型光伏逆变器的控制器包括：
[0033] 第一计算单元，用于分别对每个所述光伏组件进行最大功率点跟踪MPPT算法的 计算，获得每个所述光伏组件的输出电压指令值；
[0034] 第二计算单元，用于根据每个所述光伏组件的所述输出电压指令值和采集到的输 出电压实际值，计算得到每个所述光伏组件的输出功率指令值；
[0035] 第三计算单元，用于根据每个所述光伏组件的所述输出功率指令值进行求和计 算，得到所述级联型光伏逆变器的总输出功率指令值；
[0036] 第四计算单元，用于根据所述总输出功率指令值、采集到的电网电压及功率平衡 原理计算得到所述级联型光伏逆变器的总输出电流指令值；
[0037] 第五计算单元，用于根据所述总输出电流指令值和采集得到的总输出电流实际值 及所述电网电压，计算得到所述级联型光伏逆变器的总调制波；
[0038] 第六计算单元，用于根据所述总调制波和所述总输出功率指令值、每个所述光伏 组件的所述输出功率指令值及每个所述光伏组件的所述输出电压实际值，计算得到每个所 述DCAC变换器的脉冲宽度调制PWM的占空比。
[0039] 优选的，所述第二计算单元包括：
[0040] 第一差值计算模块，用于根据每个所述光伏组件的所述输出电压指令值和采集到 的所述输出电压实际值，计算得到每个所述光伏组件的所述输出电压指令值减去所述输出 电压实际值的差值；
[0041] 第一PI调节器，用于对所述差值进行PI调节运算，得到每个所述光伏组件的输出 电流指令值；
[0042] 乘积运算模块，用于对每个所述光伏组件的所述输出电流指令值和所述输出电压 实际值进行乘积运算，得到每个所述光伏组件的所述输出功率指令值。
[0043] 优选的，所述第四计算单元包括：
[0044] 电网电压处理模块，用于对采集到的所述电网电压进行计算，分别得到所述电网 电压的有效值及所述电网电压的相位；
[0045]总输出电流指令计算模块，用于根据所述总输出功率指令值、所述电网电压的有 效值、所述电网电压的相位及功率平衡原理，
计算 得到所述级联型光伏逆变器的总输出电流指令值；
[0046]其中，<为所述总输出电流指令值；为所述总输出功率指令值；为所述 电网电压的有效值；cosΘ为所述电网电压的相位。
[0047] 优选的，所述第五计算单元包括：
[0048] 第二差值计算模块，用于根据所述总输出电流指令值和采集得到的总输出电流实 际值，计算得到所述总输出电流指令值减去所述总输出电流实际值的差值；
[0049] 第二PI调节器，用于对所述差值进行PI调节运算，得到所述级联型光伏逆变器的 滤波电感电压值；
[0050] 求和计算模块，用于对所述滤波电感电压值与所述电网电压进行求和计算，得到 所述总调制波。
[0051] -种级联型光伏逆变器，包括N个子模块和上述任一所述的级联型光伏逆变器的 控制器；所述N个子模块分别与N个光伏组件及所述级联型光伏逆变器的控制器相连；其 中，N为正整数。
[0052] 本发明提供的