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摘要：本文基于三相级联H桥提出一种多功能柔性限流器，不仅解决光伏发电系统的低电压穿越问题，而且正常运行状态下亦可降低光伏发电系统并网谐波含量。通过自适应非最大功率跟踪方式降低光伏阵列输出功率，保证并网逆变器交、直两侧功率的平衡。最后通过MATLAB/Simulink仿真系统，验证所提控制策略的正确性与有效性。
关键词：三相级联H桥；柔性限流器；模型预测控制；谐波动态补偿；动态恢复
0 引言
光伏发电技术在我国得到了迅猛发]，而当大电网发生短路故障引起系统电压跌落时，若将大功率光伏发电系统瞬间切除则会对大电网稳定运行产生严重的负面影响。目前，针对光伏发电系统LVRT方面的研究已经取得了一定的成果。本文在上述研究的基础上提出了一种基于三相级联H桥多功能柔性限流器的光伏发电系统LVRT控制策略。
1 级联H桥拓扑结构与工作原理
级联H桥的拓扑结构，每个级联H桥由n×m个子单元组成，并以串、并联方式联接。其中，级联H桥每个子单元均为全桥结构，且通过4个高频开关控制桥臂开断。而子单元串、并联亦可分别实现分压、分流功能。由于三相级联H桥的独立控制，若假定单相并联间的级联H桥采用均流方式控制，则只需分析单相、单串级联H桥接入情况 假设以光伏发电系统输出电流ig_ref为级联H桥的控制目标，构建价值函数c：
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（公式1）
通过评价每个子单元H桥的逻辑开关函数，选取可使价值函数c取得最小值的开关函数值，并将该函数值所对应的开关状态动作于下一个周期。经过不断的重复计算，若开关频率较高，则可使光伏发电系统输出电流实时、快速追踪控制目标值。
2 光伏发电系统控制策略
2.1 并网器控制策略
当并网逆变器采用单dq坐标系时，若电网发生不对称性故障，则控制系统引入的电压正、负序分量在负、正序dq坐标中的投影将分别出现两倍频交流量，而该两倍频交流量存在将使传统控制系统失效。为顺利实现控制目标，逆变器控制系统采用正负序dq坐标。故障情况下，为使系统仍能输出无功功率支撑系统电压，设定正序q轴无功电流参考量：
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。
2.2自适应Non-MPPT算法
设定光伏阵列输出功率：Ppv；并网逆变器直流侧电压：udc；并网逆变器输出功率：P。根据逆变器直、交两侧能量传函，则：
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（公式2）
式中：C为逆变器直流侧电容。依据正序、负序dq旋转坐标系，使并网逆变器输出三相对称电流。则不同运行工况下，逆变器输出功率P为：
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（公式3）
式中：Ug为并网点额定电压，r为电压跌落程度。
3 仿真验证
3.1 算例参数说明
在Matlab/Simulink仿真平台搭建光伏发电系统模型，对含多功能柔性限流器的光伏发电系统暂态特性进行定性分析。给出系统仿真参数。为了便于仿真分析，在此假定光伏阵列处于标准环境条件下（S=1000W/m2，t=250C）。
3.2 基于级联H桥的谐波补偿
在不投入级联H桥的情况下，光伏电站正常运行。为了更好地证明级联H桥的谐波补偿功能，在光伏逆变器交流侧a相加入幅值为20A的3次谐波，在b相加入幅值为40A的6次谐波，在c相加入幅值为60A的3次谐波。在0.5s时，在接入点投入级联H桥。a相的总谐波失真从21.20%下降为1.69%，b相的总谐波失真从28.62%下降到1.68%，c相的总谐波失真从41.79%下降到1.67%。可明显看出，级联H桥的投入对并网电流的谐波补偿效果十分明显，各相的谐波分量基本被消除。
4 结论
本文提出了一种基于三相级联H桥的光伏发电系统低电压穿越控制策略。当光伏发电系统正常运行时，级联H桥基于模型预测控制向并网点注入目标电流来消除并网电流中的谐波成分，为并网电流提供谐波补偿，提高并网电流的质量。
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