新能源并网三电平逆变器中低功率区间效率优化

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ＤＯＩ１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１３０６２１００６新能源并网三电平逆变器中低功率区间效率优化王菲１，王勇１，傅旻帆２（１．电力传输与功率变换控制教育部重点实验室（上海交通大学），上海市２００２４０；２．上海交通大学密西根学院，上海市２００２４０）摘要三电平逆变器因为电压应力只有两电平逆变器的一半，并且具有损耗小、谐波含量低的特点，所以在风能、太阳能等新能源发电系统中得到了越来越多的应用和研究。文中从新能源的功率随机波动特点出发，首先，评估了应用于新能源系统的传统三电平逆变器拓扑的损耗特点，然后，针对应用于光伏发电系统的三电平并网逆变器提出了硬件和控制策略上的改进，最后，利用一台样机验证了所提出的改进措施。试验证明，所提改进措施能够有效改善和提高三电平逆变器的效率，尤其是在中低功率范围内的效率。关键词三电平逆变器；功率波动；效率收稿日期２０１３－０６－２１；修回日期２０１３－０９－０２。国家自然科学基金资助项目（５１１７７１００）。０引言风能、太阳能作为清洁能源，在近年来得到了很多的关注和研究。而三电平逆变器因为电压应力只有两电平逆变器的一半，并且具有损耗小、谐波含量低的特点［１－３］，所以在风电、光伏发电中得到了越来越多的应用和研究［４－９］。效率是新能源逆变器最重要的评估因素，也是三电平逆变器研究的焦点。文献［１０］提出利用软开关来提高新能源三电平逆变器的效率。文献［１１］提出在中压逆变器中，采用低压绝缘栅双极型晶体管（ＩＧＢＴ）串联代替高压ＩＧＢＴ的方法降低ＩＧＢＴ器件的开关损耗。这种方案能够有效提高中压风电逆变器的开关频率和效率。文献［１２］在二极管中点钳位型三电平逆变器基础上导出２种新的改进拓扑以改善光伏逆变器的效率。新能源发电系统最显著的特点是功率的波动性。本文从新能源的功率波动特点出发，评估了应用于新能源发电系统的传统三电平拓扑损耗特点，然后以光伏发电系统为对象，提出了硬件和控制策略上的改进，并利用一台样机验证了所提出的改进措施。试验结果证明，本文所提出的改进措施能够有效改进三电平逆变器的效率，尤其是在中低功率范围内的效率。１应用于新能源系统的传统三电平逆变器的损耗特点分析图１为一个传统的三电平并网逆变器拓扑结构。图１传统三电平并网逆变器拓扑Ｆｉｇ．１Ｔｏｐｏｌｏｇｙｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ图２表示一个三电平桥臂４个开关管（Ｇ１至Ｇ４）开关状态在１１００或者００１１下的工作状态。图中，定义从逆变器流向网侧为正方向，则红线和蓝线分别表示电流大于０和小于０时的电流回路。可以看出，无论正负，电流都需要流经２个ＩＧＢＴ或者是２个二极管，相比于两电平桥臂只流经一个功率管而言，可以将该回路定义为长导通回路。对于ＩＧＢＴ和快恢复二极管来说，其通态电压与负载电流的比值在中低功率下要比在额定功率下更大。从而可以得到结论，图２所示的长导通回路对于中低功率下效率的影响会比额定功率下更加明显。此外，对于光伏逆变器，即使在光照强烈的７月份也有至少２／３的时间，逆变器工作于中低功率范围。风电逆变器具有相同的特点。目前的逆变器通常是按照额定功率来设计的，具有一定的局限性。１０１第３８卷第３期２０１４年２月１０日Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．３Ｆｅｂ．１０，２０１４所以本文将着眼于新能源三电平逆变器在中低功率区间内的实际工况，来提升系统的发电量。图２三电平逆变器长导通回路示意图Ｆｉｇ．２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｌｏｎｇｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｐａｔｈｓｏｆｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌｉｎｖｅｒｔｅｒ２基于中低功率范围提升效率的三相三电平逆变器改进针对以上局限性，本文认为提升新能源三电平并网逆变器在中低功率范围内的效率具有很重要的意义。以１５ｋＷ光伏逆变器为对象，提出传统三电平逆变器的硬件及控制策略改进如下文所述。改进后的三电平逆变器拓扑如图３所示，三电平的外ＩＧＢＴ并联ＣｏｏｌＭｏｓｆｅｔ，以改善功率较低时ＩＧＢＴ过高的通态损耗。同时，ＣｏｏｌＭｏｓｆｅｔ早于ＩＧＢＴ开通，并稍迟于ＩＧＢＴ关断，从而让动态开关损耗特性较好的ＣｏｏｌＭｏｓｆｅｔ来分担主要的开关损耗。最后，每个桥臂上并联２个额定电压为１２００Ｖ的二极管到正负母线上，从而缩短无功通道。图３改进的三电平逆变器拓扑Ｆｉｇ．３Ｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌｉｎｖｅｒｔｅｒ在图３所示结构和文献［１３］所示ＰＷＭ策略下，系统的分时拓扑和换流过程如图４所示。图中ｉ为电网电流。如图４（ａ）所示，在电压正半周期，而输出电流ｉ＞０时，系统处于有功区间。此时有功电流的长导通回路由于有了低导通电阻ＣｏｏｌＭｏｓｆｅｔ的并联结构，其损耗也有降低，尤其是在中低功率范围内更加明显。同理可以分析图４（ｄ）。同时，如图４（ｂ）所示，在电压正半周期，而输出电流ｉ＜０时，系统处于无功区间。由于有了并联二极管，无功电流换流通道得到了改善，同理可分析图４（ｃ）。图４改进的三电平逆变器分时拓扑及换流示意图Ｆｉｇ．４Ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔａｇｅｓａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎｏｆｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌｉｎｖｅｒｔｅｒ同时，为了解决内、外管损耗分布不均匀的问题，在图４中，ＣｏｏｌＭｏｓｆｅｔ开通稍快于ＩＧＢＴ，而关断稍慢于ＩＧＢＴ，以这种方式将外侧开关的开关损耗大部分分担到ＣｏｏｌＭｏｓｆｅｔ。这将有效地缓解外管开关损耗过大的问题。３无功输出状态下的并网逆变器免死区控制文献［１３］所提出的三电平并网逆变器的免死区控制策略，具有高效可靠且无需外加电流检测电路的优点，能够有效提升新能源并网逆变器的效率，如图５所示。图５文献［１３］提出的免死区控制策略Ｆｉｇ．５Ｄｅａｄ－ｔｉｍｅｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙｒｅｆｅｒｅｎｃｅ［１３］２０１２０１４，３８（３）图５中，在区间［ｔ１，ｔ２］和［ｔ３，ｔ４］内，内管Ｇ２和Ｇ３的驱动信号Ｓ２和Ｓ３被禁止，死区无需插入。而在区间［ｔ０，ｔ１］和［ｔ２，ｔ３］内，由于高频电流纹波可能在一个开关周期内穿越零点，所以需要恢复到插入死区的调制状态。其中，电流的方向和大小采用并网电流调制函数来计算。但是，这种调制方式的前提是电网功率因数是单位功率因数。在无功输出时，上述策略可能会导致无功区间内的电流和电压发生畸变。为此，本文提出一种改进的无功输出状态下的并网逆变器免死区控制策略，如图６所示。图中ｕ为电网电压。图６无功输出状态下的免死区控制策略Ｆｉｇ．６Ｄｅａｄ－ｔｉｍｅｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｗｉｔｈｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ在图６所示调制策略中，以文献［１３］的免死区策略为基础，在无功区间１和３，将被禁止的内管ＩＧＢＴ驱动信号恢复，控制逻辑如图７所示。图７无功输出状态下的免死区控制逻辑Ｆｉｇ．７Ｃｏｎｔｒｏｌｌｏｇｉｃｏｆｄｅａｄ－ｔｉｍｅｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ４控制器设计图８所示为改进的三电平并网逆变器的分相控制器框图（以ａ相为例）。图中ＰＩ表示比例积分；ＰＲ表示比例微分；Ｕｂｕｓ和Ｕｂｕｓ，ｒｅｆ分别为母线电压有效值及其参考值；Ｕａｃｏｍ为ａ相指令电压；Ｉｐ和Ｉｑ分别为有功和无功电流指令；Ｉａ，ｇｒｉｄ和Ｕａ，ｇｒｉｄ分别为ａ相电网电流和电压有效值； θ 为电网电角度；ｍａ为ａ相调制比；ｃｏｓ φ 为外部无功指令。图８改进的三电平并网逆变器的控制器框图Ｆｉｇ．８Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｄｅｓｉｇｎｆｏｒｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ相比于文献［１３］，图８增加了无功功率控制。首先，直流电压环ＰＩ调节器产生有功电流指令Ｉｐ。同时，根据ｃｏｓ φ ，可以得到无功电流指令为Ｉｑ＝Ｐｃｏｓ φＵｇｒｉｄ（１）式中Ｐ为电网有功功率。再叠加ＬＣＬ滤波器无功电流补偿量Ｉｑ，ＬＣＬＩｑ，ＬＣＬ＝２ π ＵｇｒｉｄｆｇｒｉｄＣ（２）式中ｆｇｒｉｄ为电网频率；Ｃ为ＬＣＬ滤波器的电容值。得到总的无功电流指令为Ｉｑ Σ ＝Ｐｃｏｓ φＵｇｒｉｄ＋２ π ＵｇｒｉｄｆｇｒｉｄＣ（３）所以总的电流指令为Ｉ＝Ｉｐｓｉｎ θ ＋Ｉｑｃｏｓ θ （４）得到总的电流指令后，并网电流控制策略与文献［１３］相同。５实验结果本文搭建了一台应用于光伏发电并网的三相三电平逆变器样机以验证上述改进措施。采用本文及文献［１３］提出的无死区控制策略时的输出电压、电流波形对比见附录Ａ图Ａ１。可知，在未考虑功率因数且采用文献［１３］的方法时，在无功区间，输出电流波形明显发生了畸变。而采用本文提出的无功模式下的控制策略，在感性负载（功率因数０．９）和容性负载（功率因数－０．９）下，输出电流波形均得到明显改善。ＣｏｏｌＭｏｓｆｅｔ和ＩＧＢＴ复合开关的波形见附录Ａ图Ａ２和图Ａ３。实验测得三相１５ｋＷ样机在全功率负载范围３０１· 电力电子技术应用专题 · 王菲，等新能源并网三电平逆变器中低功率区间效率优化内与传统三电平逆变器的效率对比如图９所示。母线电压为７００Ｖ，开关频率为２４ｋＨｚ。图９全功率负载范围内样机与传统三电平逆变器效率对比Ｆｉｇ．９Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｐｒｏｔｏｔｙｐｅｍａｃｈｉｎｅａｎｄｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌｉｎｖｅｒｔｅｒｉｎｆｕｌｌｏｐｅｒａｔｉｎｇｒａｎｇｅ６结语本文着眼于风能、太阳能等新能源发电系统功率波动性的特点，得到了提高中低功率范围的发电效率是提升整个系统发电量的关键的结论。在此基础上，深入分析评估了应用于新能源发电系统的三电平逆变器的损耗分布特点，无功运行状态以及免死区调制策略。最后，提出了三电平逆变器的改进拓扑和控制策略。试验证明，本文所提出的改进结构和措施能够有效地提升系统的发电效率和发电量，尤其是在中低功率范围内。附录见本刊网络版（ｈｔｔｐ／／ａｅｐｓ．ｓｇｅｐｒｉ．ｓｇｃｃ．ｃｏｍ．ｃｎ／ａｅｐｓ／ｃｈ／ｉｎｄｅｘ．ａｓｐｘ）。参考文献［１］姚文熙，胡海兵，徐海杰，等．一种基于三电平矢量调制波的多电平调制方法［Ｊ］．电力系统自动化，２００７，３１（７）５０－５４．ＹＡＯＷｅｎｘｉ，ＨＵＨａｉｂｉｎｇ，ＸＵＨａｉｊｉｅ，ｅｔａｌ．ＡｎｅｗＰＷＭｓｃｈｅｍｅｆｏｒｍｕｌｔｉ－ｌｅｖｅｌｉｎｖｅｒｔｅｒｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｗａｖｅｓｏｆｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌＳＶＭ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００７，３１（７）５０－５４．［２］姚文熙，吕征宇，费万民．基于ＰＷＭ分解的三电平逆变器ＳＶＰＷＭ的ＤＳＰ实现方法［Ｊ］．电力系统自动化，２００４，２８（１４）５０－５３．ＹＡＯＷｅｎｘｉ，Ｌｈｅｎｇｙｕ，ＦＥＩＷａｎｍｉｎ．Ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌＳＶＰＷＭｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｗｏ－ｌｅｖｅｌＰＷＭｃｅｌｌｉｎＤＳＰ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００４，２８（１４）５０－５３．［３］桂红云，姚文熙，吕征宇．ＤＳＰ空间矢量控制三电平逆变器的研究［Ｊ］．电力系统自动化，２００４，２８（１１）６２－６６．ＧＵＩＨｏｎｇｙｕｎ，ＹＡＯＷｅｎｘｉ，ＬＶＺｈｅｎｇｙｕ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌｉｎｖｅｒｔｅｒｗｉｔｈｓｐａｃｅｖｅｃｔｏｒｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｒ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００４，２８（１１）６２－６６．［４］景巍，谭国俊，叶宗彬．永磁直驱风力发电系统中两电平与三电平变流器比较［Ｊ］．电力系统自动化，２０１１，３５（６）９２－９７．ＪＩＮＧＷｅｉ，ＴＡＮＧｕｏｊｕｎ，ＹＥＺｏｎｇｂｉｎ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｗｏ－ｌｅｖｅｌａｎｄｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｉｎｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｄｉｒｅｃｔ－ｄｒｉｖｅｗｉｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２０１１，３５（６）９２－９７．［５］ＳＥＮＴＵＲＫＯＳ，ＨＥＬＬＥＬ，ＭＵＮＫ－ＮＩＥＬＳＥＮＳ，ｅｔａｌ．Ｍｅｄｉｕｍｖｏｌｔａｇｅｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｆｏｒｔｈｅｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｏｆａｍｕｌｔｉ－ＭＷｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ１３ｔｈＥｕｒｏｐｅａｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ８－１０，２００９，Ｂａｒｃｅｌｏｎａ，Ｓｐａｉｎ８ｐ．［６］ＣＡＶＡＬＣＡＮＴＩＭＣ，ｄｅＯＬＩＶＥＲＩＡＫＣ，ｄｅＦＡＲＩＡＳＡＭ，ｅｔａｌ．Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｌｅａｋａｇｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｌｅｓｓｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０１０，５７（４）１３６０－１３６８．［７］ＧＯＮＺＡＬＥＺＲ，ＧＵＢＩＡＥ，ＬＯＰＥＺＪ，ｅｔａｌ．Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｌｅｓｓｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ－ｂａｓｅｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｉｎｖｅｒｔｅｒ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００８，５５（７）２６９４－２７０２．［８］曾翔君，张宏韬，李迎，等．基于多相ＰＭＳＧ和三电平变流器的风电机组低电压穿越［Ｊ］．电力系统自动化，２０１２，３６（１１）２３－２９．ＺＥＮＧＸｉａｎｇｊｕｎ，ＺＨＡＮＧＨｏｎｇｔａｏ，ＬＩＹｉｎｇ，ｅｔａｌ．Ｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｒｉｄｅｔｈｒｏｕｇｈｃｏｎｔｒｏｌｏｆｌａｒｇｅｄｉｒｅｃｔ－ｄｒｉｖｅｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｗｉｔｈｍｕｌｔｉｐｈａｓｅＰＭＳＧａｎｄｈｙｂｒｉｄｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌｆｕｌｌ－ｓｉｚｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２０１２，３６（１１）２３－２９．［９］王翀，邢岩，方宇，等．理想电网条件下可再生能源发电三电平并网逆变器［Ｊ］．电力系统自动化，２０１０，３４（３）５８－６２．ＷＡＮＧＣｈｏｎｇ，ＸＩＮＧＹａｎ，ＦＡＮＧＹｕ，ｅｔａｌ．Ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｆｏｒｒｅｎｅｗａｂｌｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｉｎｉｄｅａｌｐｏｗｅｒｇｒｉｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２０１０，３４（３）５８－６２［１０］ＬＩＪｉｎ，ＬＩＵＪｉｎｊｕｎ，ＢＯＲＯＹＥＶＩＣＨＤ，ｅｔａｌ．Ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌａｃｔｉｖｅｎｅｕｔｒａｌ－ｐｏｉｎｔ－ｃｌａｍｐｅｄｚｅｒｏ－ｃｕｒｒｅｎｔ－ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｃｏｎｖｅｒｔｅｒｆｏｒｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｅｎｅｒｇｙｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０１１，２６（１２）３６８０－３６９３．［１１］ＭＵＮＫ－ＮＩＥＬＳＥＮＳ，ＶＡＥＲＥＮＳＭ，ＳＵＮＤＶＡＬＬＪ．ＴｈｒｅｅｌｅｖｅｌＭＶｃｏｎｖｅｒｔｅｒｕｓｉｎｇｓｅｒｉｅｓｃｏｎｎｅｃｔｅｄＩＧＢＴ ’ ｓ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ１３ｔｈＥｕｒｏｐｅａｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ８－１０，２００９，Ｂａｒｃｅｌｏｎａ，Ｓｐａｉｎ７ｐ．［１２］ＭＡＬｉｎ，ＫＥＲＥＫＥＳＴ，ＴＥＯＤＯＲＥＳＣＵＲ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ－ｌｅｓｓＰＶｉｎｖｅｒｔｅｒｔｏｐｏｌｏｇｉｅｓｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍＮＰＣｔｏｐｏｌｏｇｙ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ１３ｔｈＥｕｒｏｐｅａｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ８－１０，２００９，Ｂａｒｃｅｌｏｎａ，Ｓｐａｉｎ１０ｐ．［１３］王勇，高宁，罗悦华，等．三相三电平并网逆变器无死区ＳＰＷＭ控制研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１１，３１（２１）７０－７５．ＷＡＮＧＹｏｎｇ，ＧＡＯＮｉｎｇ，ＬＵＯＹｕｅｈｕａ，ｅｔａｌ．ＳＰＷＭｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｒｄｅａｄ－ｔｉｍｅｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｉｎａｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２０１１，３１（２１）７０－７５．王菲（１９９０），女，硕士研究生，主要研究方向电力电子技术在新能源发电中的应用。Ｅ－ｍａｉｌｗｆ．０６２１＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ４０１２０１４，３８（３）王勇（１９７５），男，通信作者，博士，副教授，主要研究方向电力电子技术在新能源发电中的应用。Ｅ－ｍａｉｌｗａｎｇｙｏｎｇ７５＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ傅旻帆（１９８７），男，博士研究生，主要研究方向无线充电、电力电子技术在新能源发电中的应用。Ｅ－ｍａｉｌｆｕｍｉｎｆａｎ＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ（编辑万志超）ＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｎＬｏｗａｎｄＭｅｄｉｕｍＰｏｗｅｒＲａｎｇｅｏｆＮｅｗＥｎｅｒｇｙＧｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄＴｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌＩｎｖｅｒｔｅｒＷＡＮＧＦｅｉ１，ＷＡＮＧＹｏｎｇ１，ＦＵＭｉｎｆａｎ２（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏｎｔｒｏｌｏｆＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ（ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ），ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；２．ＭｉｃｈｉｇａｎａｎｄＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪｏｉｎｔＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＢｙｖｉｒｔｕｅｏｆｉｔｓｒｅｍａｒｋａｂｌｙｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｓｔｒｅｓｓ，ｌｏｗｈａｒｍｏｎｉｃｓａｎｄｌｏｗｐｏｗｅｒｌｏｓｓ，ｔｈｅｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌｉｎｖｅｒｔｅｒｉｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙｓｙｓｔｅｍｓｓｕｃｈａｓｔｈｅｓｏｌａｒａｎｄｗｉｎｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ．Ａｎｙｗａｙ，ｔｈｅｍａｎｉｆｅｓｔｆｅａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｎｅｗｅｎｅｒｇｙｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｐｏｗｅｒｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｐｏｗｅｒｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌｉｎｖｅｒｔｅｒｉｓｅｖａｌｕａｔｅｄｉｎｔｅｒｍｓｏｆｉｔｓｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｐｏｗｅｒｌｏｓｓｆｉｒｓｔ．Ｔｈｅｎ，ｓｏｍｅｎｅｗｓｃｈｅｍｅｓｏｆｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｉｅｓａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒａｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌｉｎｖｅｒｔｅｒａｐｐｌｉｅｄｉｎａｓｏｌａｒｉｎｖｅｒｔｅｒ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｐｒｏｔｏｔｙｐｅｉｓｂｕｉｌｔｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ．Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｓｃｈｅｍｅｓｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌｉｎｖｅｒｔｅｒ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎｔｈｅｌｏｗａｎｄｍｅｄｉｕｍｐｏｗｅｒｒａｎｇｅ．ＴｈｉｓｗｏｒｋｉｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃ