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摘要：
本文从非隔离三电平并网型光伏发电系统的电路结构和控制策略出发，重点研究了其关键技术，包括功率分配、电流限制、电容选择等方面的内容，为实现高效、稳定的光伏发电系统提供了有力的支持。
关键词：非隔离三电平并网型光伏发电系统，功率分配，电流限制，电容选择，控制策略
Abstract：
This paper focuses on the key technologies of non-isolated three-level grid-connected photovoltaic power generation system, including power distribution, current limitation, capacitor selection and other aspects, which provide powerful support for the achievement of efficient and stable photovoltaic power generation system.
Keywords: Non-isolated three-level grid-connected photovoltaic power generation system, power distribution, current limitation, capacitor selection, control strategy
一、简介
随着清洁能源政策的不断推进，光伏发电逐渐成为了一个备受关注的领域。在光伏发电系统中，其功率变换器的电路结构和控制策略的优化，是实现高效、稳定的光伏发电系统的关键。
非隔离三电平并网型光伏发电系统相对于传统单电平变换器，具有转换效率高、电压波动小等优点。本文从功率分配、电流限制、电容选择等方面，研究了非隔离三电平并网型光伏发电系统的关键技术，并对其控制策略进行了分析。
二、非隔离三电平并网型光伏发电系统的电路结构
非隔离三电平并网型光伏发电系统主要由二极管桥整流器、三电平逆变器和滤波器构成，电路结构如图1所示。
图1 非隔离三电平并网型光伏发电系统电路结构图
在非隔离三电平并网型光伏发电系统中，二极管桥整流器将直流侧的光伏电压变为直流电压，三电平逆变器将其转换为三相交流电压输出。由于三电平逆变器的输出电压级数比二极管桥整流器高，所以在系统运行时，能够有效降低输出电压的波动，提高系统的输出效率。
三、功率分配策略
非隔离三电平并网型光伏发电系统通常由多个光伏板组成。为保证系统的稳定运行，需要对系统中的各个光伏板进行功率分配。
功率分配算法通常有：每条串列中的电流分配算法、每条串列中的电压分配算法、串列间的功率分配算法等。其中，串列间的功率分配算法较为普遍，其具体实现方式如下所示：
首先，计算出每个光伏板的最大功率点，然后根据光伏板的最大功率点电压和电流来计算每个光伏板的阻抗。随后，将各光伏板的阻抗值带入到功率分配算法中，计算出每个光伏板的工作点，实现功率的均衡分配。
四、电流限制策略
在非隔离三电平并网型光伏发电系统中，为了保证系统的安全可靠，需要对系统中的电流进行限制。常见的电流限制方法有：电感限流和电容限流。
电感限流方法通过串联电感来限制系统电流，从而保证系统的反漏电保护。但由于线圈的自感和互感，电感限流方法对系统的功率效率产生了一定的影响。
电容限流方法通过并联电容的方式来限制系统电流，其实现原理如图2所示。
图2 电容限流原理图
根据电容的电流-电压特性，当电容电压达到一定值时，电容将产生反向电流，从而限制系统电流。具体实现方式为，在系统中串联一个电阻，并通过反馈回路对电容电压进行控制，当电容电压达到一定值时，反馈回路将控制电容电压，从而实现对系统电流的限制。
五、电容选择策略
在非隔离三电平并网型光伏发电系统中，电容的选择对系统的稳定运行和性能影响较大。一般而言，电容数量越多，系统输出电压波动越小，但电容的数量和容量也会对系统成本产生一定的影响。
选择电容时，需要考虑以下因素：
1. 动态响应能力：电容的响应速度越快，系统响应速度也越快。
2. 稳定性能：系统的稳定性能与电容容量和数量有关，需要平衡其间的关系。
3. 电容寿命：电容的寿命对系统长期稳定运行影响较大。
六、控制策略
在非隔离三电平并网型光伏发电系统中，控制策略的优化可以提高系统的稳定性和效率，常用的控制策略有基于模型预测控制、电流控制和电压控制等。
其中，电流控制策略具有响应速度快、不易受系统参数变化等优点，在实际应用中得到了广泛的应用。
图3 非隔离三电平并网型光伏发电系统控制策略
在电流控制策略中，电流环控制器通过对系统电流进行采样，实时控制电流的大小和方向来调节输出功率。同时，电压环控制器通过对系统电压进行采样，对电流限制进行控制，从而提高系统的稳定性能。
七、结论
综上所述，非隔离三电平并网型光伏发电系统的电路结构和控制策略是实现高效、稳定光伏发电系统的关键。功率分配、电流限制和电容选择等方面的优化对于提高系统的稳定性和效率具有重要意义。随着清洁能源的不断普及和应用，非隔离三电平并网型光伏发电系统作为其中的重要组成部分，将在未来得到更广泛的应用。