文 献 综 述
1引言
自第三次工业革命以来，人类社会在经济和科技方面取得了空前的发展，伴随而来的是常规化石能源的大量消耗及其引起的环境污染和资源短缺等一系列问题,迫使人类不得不开始寻找清洁的可再生能源，也即新能源。相对于传统的煤、石油、天然气等化石能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界日益严重的环境污染和资源匮乏等问题具有十分重要的意义[1]。资源与环境的压力也给电力系统带来了新的挑战，利用新能源逐步取代传统能源进行发电将是今后电力工业发展的趋势,可见新能源发电具有良好的发展前景和实用价值。
太阳能是指太阳内部连续不断的核聚变反应过程所产生的能量，它是一个巨大的能源，据估计，我国陆地面积每年接收到的太阳能辐射能相当于2.4万亿吨煤[2]。太阳能发电又叫光伏发电，它的基本原理是利用光伏效应，通过光照产生电动势，进而输出电能，实现光电转换。常见的太阳能发电系统由太阳能电池、控制器和逆变器三部分构成，目前主流的发展趋势是并网太阳能发电系统，即太阳能电池发出的直流电，通过逆变装置转换成交流，进而并入电网使用。太阳能发电安全可靠，具有许多优点，如能源充足，太阳能无处不在，不受地域限制;建设周期短，运行成本低;不需要消耗燃料，无环境污染﹔结构简单，维护方便，适合无人值守。但是，太阳能发电受气候条件影响，具有间歇性，且价格昂贵。因此本文从发电系统中的逆变器这个部分进行展开，主要探讨单相级联型并网逆变器的控制方法和研究。
2 国内外研究情况
首先，单相级联并网逆变器现主要分为单相级联多电平光伏并网逆变器和单相级联H桥光伏并网逆变器。其中H桥光伏并网逆变器的研究和使用更加普遍。其主要原理是同时使用低频方波调制和高频脉宽调制的混合调制策略来扩展级联H桥转换器的稳定工作区域。但是，它不能精确地控制转换器的直流电压，而是根据系统状态通过对直流电容器充电或放电来平衡它们，这可能会加剧直流电压的波动。如果在光伏领域使用级联H桥转换器，直流电容器电压的加剧波动将导致太阳能电池能量收集的进一步损失。为了解决这个问题，在研究中提出了一种改进的混合调制策略。当直流母线测得的电压接近其参考电压时，这些H桥将以零模式工作。添加适当的零状态可以防止电网电流对电压已经达到其控制目标的直流电容器进行充电或放电。因此，该技术能够抑制直流电压波动，从而提高太阳能电池的输出功率。
图1.单相CHB PV并网逆变器的示意图
与两级逆变器相比，多级逆变器可以向电网注入低谐波失真的高质量电流，并通过低开关频率技术达到更高的效率，并且省去了笨重的线路侧变压器[3]-[4]，在不同类型的多电平逆变器中，级联H桥（CHB）由于其模块化，简单的布局和更高的可靠性而成为最吸引人的拓扑[5]-[7]。此外，CHB逆变器具有多个直流链路，如果用于光伏（PV）领域，则可以通过独立控制直流电压来实现每个太阳能电池中的最大功率点跟踪（MPPT）。单独的MPPT功能对于光伏系统至关重要，它可以大大减少由于不均匀的太阳辐射，光伏面板的老化以及不同类型的太阳能电池或面板表面积聚灰尘而导致的功率损耗[8]，[9]。
CHB PV逆变器的关键问题之一是开关技术，它对逆变器的性能具有重要影响。通常，CHB逆变器的开关技术可分为基波开关频率调制和高开关频率调制。基波开关频率调制主要包括最近的电平调制和选择性谐波消除，这有助于减少开关损耗并提高效率，但会导致电网电流的谐波分量更高[10]-[13]。高开关频率调制主要包括相移脉宽调制（PWM）和电平移位PWM，它们是典型的正弦脉宽调制（SPWM）[14]-[17]。但是，使用SPWM时，直流总线利用率低。如果H桥单元之间的输入功率存在明显差异，则PV面板具有较大输出功率的H桥可能会过调制，从而导致电网电流恶化甚至不稳定[18]–[20]。为了扩大CHB逆变器的工作范围，已经提出了几种控制方法。在[19]中，提出了一种改进的MPPT算法，但是该方法通过更改某些光伏面板的工作点来提高系统的稳定性裕度，这与所有太阳能电池均以最大功率点工作（MPP），以便通过采用CHB拓扑来收集更多的能量。 [20]和[21]中显示了一种无功功率补偿控制策略，该策略利用功率因数作为自由度来稳定转换器的运行。但是，CHB逆变器的功率因数会随着PV面板之间进一步的功率不平衡而降低。
