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并网光伏馈电级联H桥变换器的增强型有功功率平衡能力

DOI：10.1109/JESTPE.2019.2890984 期刊：IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 级联H桥变换器是下一代具备有功和无功功率交换能力的大规模光伏系统极具前景的解决方案。然而该变换器面临的一个挑战是：由于辐射强度变化、温度差异、光伏电池积灰等因素，各集群或电池单元间会出现发电不平衡现象。为向电网注入平衡功率，本文提出通过受控无功功率交换使变换器能在集群内部存在发电不平衡的情况下正常工作，推导了无功功率交换幅值并讨论了必要条件。此外，综合考虑与电网的有功/无功功率交换后，还推导了零电压幅值。通过无功功率交换，该变换器还可应用于低电压穿越（LVRT）工况。本文采用重心坐标系对发电不平衡进行创新性表征，有助于识别功率平面中需要交换无功功率的区域。所提方法通过计算机仿真和实验室样机得到验证。
作者： Rahul Sharma，Anandarup Das
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为解决并网光伏馈电级联H桥变换器因辐照度、温度等因素变化导致的发电功率不平衡问题，通过提出有功功率的受控无功交换方案，实现向电网的平衡功率注入，并扩展功率平衡能力（包括低电压穿越工况下的平衡能力）。

研究成果

所提出的可控无功功率交换方法能有效确保光伏供电级联H桥变换器在不平衡发电期间向电网注入平衡功率，防止过调制，并支持低电压穿越能力。采用重心坐标系为识别需进行无功功率交换的区域提供了新途径。通过仿真与实验验证了该方法的可行性与有效性，表明其具有提升大规模光伏系统并网性能的潜力。

研究不足

该研究未明确说明在所有实际场景中能够完全消除的最大不平衡度，且实验设置仅限于实验室规模；实际应用可能面临更高功率水平、环境因素及电网稳定性等额外挑战，而这些问题尚未得到充分解决。

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