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全面解析光伏并网正弦波逆变器漏电流抑制之依据旁路电容的L型滤波问题处理办法

传统无变压器非隔离光伏并网正弦波逆变器体系中,一般选用添加沟通旁路开关或直流旁路开关的方法处理体系漏电流问题。但是体系中参加旁路开关添加了体系本钱,一起需求添加旁路开关的驱动电路,体系电路结构和操控方法杂乱。

 

为了处理该问题,提出一种依据旁路电容的漏电流抑制计划。首先以典型L滤波的光伏正弦波逆变器为研讨目标,在剖析其共模模型的基础上,提出旁路电容法完结漏电流抑制,并对不同旁路电容对体系共模特性的影响进行剖析。

 

该计划通过引入旁路电容改动体系共模回路,有用地滤除共模电压高频重量,消除体系寄生电容电压高频重量,然后完结漏电流的有用抑制。最终对提出的计划进行仿真和试验研讨,验证了提出计划的可行性和有用性。

 

随着国际能源危机以及环境污染情况的不断加重,光伏发电等清洁可再生能源得到各国政府、学术界以及工业界的广泛重视。在光伏发电体系中,正弦波逆变器起着较为要害的作用,其首要负责将光伏板宣布的直流电改换成为工频沟通电,进而依据负载或电网需求完结电能改换。

 

目前光伏正弦波逆变器分为两大类。其间一类是隔离型光伏正弦波逆变器,该类正弦波逆变器中带有工频或高频变压器,其首要作用是电压调理和电气隔离。但是,工频或高频变压器首要由互感的一个或多个线圈构成,体积大、本钱高,且变压器能量传输过程中存在功率损耗,构成正弦波逆变器全体变换功率的下降。因而国内外学者及研制人员提出另一类无变压器型光伏正弦波逆变器计划,以达到减小体系体积、下降本钱、进步整机能量变换功率的意图[4]。

 

但在无变压器型光伏发电体系中,电网、正弦波逆变器、光伏板及其对地寄生电容之间会构成共模回路,回路中体系共模电压作用于寄生电容,引起漏电流问题,发生电磁搅扰、影响输出电流质量,并要挟设备与人员安全。因而,无变压器光伏发电体系中漏电流抑制技能成为亟待开展的要害技能之一。

 

针对上述问题,德国VDE 0126 1 1规范要求光伏发电体系中漏电流有用值低于30mA、最大值低于300mA。为了处理无变压器单相光伏正弦波逆变器体系中的漏电流问题,国内外学者和研讨机构相继提出H5正弦波逆变器、H6正弦波逆变器、Heric正弦波逆变器、HB-ZVR正弦波逆变器等新式单相拓扑[5,6],此类改善型正弦波逆变器结合相应的调制战略能够确保共模电压稳定,然后消除共模回路鼓励源,有用抑制漏电流。

 

值得注意的是,上述计划一般选用添加沟通旁路开关或直流旁路开关的方法处理体系漏电流问题。但是体系中参加旁路开关添加了体系本钱,一起需求添加旁路开关的驱动电路,体系电路结构和操控方法杂乱。

 

针对三相体系中的漏电流抑制问题,一种思路是通过改善空间矢量调制战略或改善载波调制战略的方法完结漏电流抑制。通过合成等效零电压矢量,防止运用传统零电压矢量,然后减小共模电压幅值动摇规模[7]。该计划首要适用于三相两电平正弦波逆变器,能够必定程度上减小体系漏电流,但由于体系共模电压仍然存在高频改动,漏电流未能得到有用抑制。

 

文献[8,9]针对中点钳位(Neutral PointClamped, NPC)三相三电平正弦波逆变器别离选用改善空间矢量调制战略和改善载波调制战略的方法,将正弦波逆变器限定在共模电压稳定的六个中矢量和一个零矢量状态,有用完结漏电流抑制。但是该计划会添加开关管注册关断次数,构成额定的开关损耗,且只适用于三电平正弦波逆变器。

 

第二类计划一般选用添加沟通旁路开关或直流旁路开关的方法处理体系漏电流问题。比如三相直流旁路拓扑和三相沟通旁路拓扑[10,11]。值得注意的是,体系中参加旁路开关添加了体系本钱,一起需求添加旁路开关的驱动电路,体系电路结构和操控方法杂乱。

 

除上述计划外,文献[12]提出使用无源滤波器进行漏电流抑制,将输出滤波电容中点连接到直流侧电容中点构成共模回路,有用地处理了漏电流问题。文献[12]计划中直流侧需求两个独立的电容,高频漏电流将通过两个电容,不仅存在直流侧电容中点电位振动和均压问题[13],还对电容的寿数和可靠性带来负面影响[14]。

 

为处理上述问题,本文提出一种依据旁路电容的漏电流抑制计划,该计划无需改动体系原有的调制战略和操控结构,不需求参加旁路开关和相应的驱动电路,直流侧不需求两个独立的电容,不存在电容中点电位振动和均压问题,也不会对电容寿数和可靠性有影响,易于完结。最终对提出的计划进行了试验验证。

 全面解析光伏并网正弦波逆变器漏电流抑制之依据旁路电容的L型滤波问题处理办法

图9 旁路电容计划及共模回路模型

定论 

本文提出依据旁路电容的光伏并网正弦波逆变器漏电流抑制计划,完结了理论剖析和试验研讨,得出以下定论:体系共模漏电流首要取决于共模电压及共模回路阻抗,使用旁路电容能够改动体系回路阻抗,电容值越大,体系共模漏电流越小。

和传统添加旁路开关的处理计划比较,本文提出的计划无需改动体系原有的调制战略和操控结构,也不需求参加旁路开关和相应的驱动电路,原理简略、易于完结,具有必定工程使用价值。本文提出的计划使用于LCL型滤波正弦波逆变器时存在共模谐振问题,有待进一步深入研讨。

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