新型光伏并网逆变器及其漏电流分析

共模漏电流是非隔离型三相光伏并网系统亟待解决的问题。针对非隔离型三相三电平光伏并网逆变器（ESI）存在的共模漏电流抑制不足、并网电流谐波大等问题,提出一种三相三电平逆变器结构（NESI）及其调制策略,通过对中点钳位的三极管合理开断,保持共模电压的恒定。MATLAB仿真结果表明,该NESI逆变器能有效抑制共模漏电流。     

三电平逆变器中点振荡和漏电流抑制方法

针对T型三电平光伏并网逆变器,提出一种SPWM调制和电压控制器,该调制策略不仅能够抑制中点电位振荡,而且能够实现中点电位偏移控制。非隔离光伏并网逆变器存在漏电流问题,通过分析发现漏电流和共模电压正相关,因此重新排列开关次序,舍弃较大的共模电压,从而实现了漏电流的抑制。最后,通过仿真验证所提调制和控制的正确性。     

三电平光伏并网发电系统漏电流抑制研究

针对非隔离三电平光伏发电系统存在漏电流和中点平衡问题,提出一种有限集模型预测控制方法,实现光伏并网逆变器的正常并网运行。采用2个中矢量和1个零矢量实现漏电流抑制,与传统方法相比,该方法漏电流最低。三电平升压控制器实现中点电位平衡和直流侧电压控制;三电平光伏并网逆变器实现并网电流快速跟踪控制。仿真验证了所提控制算法具有快速的跟踪性能、直流侧电容电压平衡控制和漏电流抑制。     

基于反相层叠载波的三电平逆变器漏电流抑制和中点平衡方法

三电平光伏逆变器的中点波动和漏电流会影响系统的可靠运行和输出质量。为此,提出了一种兼顾漏电流抑制和中点电压平衡的调制策略,在反相层叠载波的基础上通过特定零序分量注入将开关周期内共模电压峰峰值降为六分之一母线电压,波动频率降为开关频率,从而有效抑制漏电流;同时通过零序分量切换控制中点电流,平衡直流侧中点电位;根据判定电流方向,对调制波进行修正,避免死区对漏电流抑制的影响。最终通过实验验证了所提调制策略的可行性和有效性。     

非隔离型三电平光伏逆变器抑制共模漏电流和中点平衡方法

传统两电平光伏逆变器很多都含有工频隔离变压器,效率低、成本高和谐波大等缺点已经严重阻碍了光伏逆变器的发展,无隔离逆变器已经取代了工频隔离变压器,但是无隔离方案却存在共模漏电流,很容易引起电流畸变、电磁干扰等问题,甚至对人身安全造成了极大威胁。传统方法采用增加硬件或者改变拓扑抑制漏电流的方法,会增加成本而且在实际条件下并不适用。采用三电平逆变器已经成为光伏逆变器的新宠,但是对于二极管钳位型三电平的逆变器来说,中点平衡问题是三电平的固有缺点。提出了一种新的SVPWM调制方法,通过改变三电平空间矢量的作用顺序来抑制漏电流和中点平衡,通过仿真验证了所提的方法的有效性。     

一种具有漏电流抑制能力的ANPC型五电平调制策略及其载波实现方法

有源中点钳位五电平逆变器已逐步运用到大功率光伏并网系统中。为解决其漏电流问题,选取五电平空间矢量图中共模电压幅值最小的矢量合成参考矢量。在部分区域内采用"直角合成原则",其余部分采用"钝角合成原则",以实现全线性工作区内抑制共模电压幅值为直流母线总电压的1/12,且每个载波周期内变化2次。根据矢量思想,提出一种基于零序电压注入的载波实现方法,该方法不需进行复杂的扇区判断和几何运算,易于工程实现。仿真和实验结果证明了此调制策略的正确性和可行性。     

基于中性点电容的三相光伏逆变器漏电流抑制

针对三相非隔离光伏发电并网系统的漏电流问题,提出了一种基于中性点电容的三相三电平逆变器漏电流抑制方法.建立三相三电平光伏逆变器共模模型,分析了漏电流的产生机理和抑制机理.为了抑制寄生电容上共模电压产生的漏电流,用电容将交流侧中性点和直流侧中性点连接起来,形成漏电流的共模LC滤波电路.该滤波电路可有效滤除共模电压的高频分...     

基于中点钳位型三电平逆变器的改进型虚拟空间矢量调制策略

在高电压大功率应用场合中,中点钳位型(NPC)三电平逆变器是一种被广泛应用的多电平逆变器,但是该类型逆变器存在中点电压波动和共模电压问题。针对上述两个问题提出一种改进型虚拟空间矢量(NTV~2)调制法,采用零矢量、中矢量和大矢量对虚拟小矢量和中矢量重新定义,使得到的虚拟矢量产生的共模电压最大值为U_(dc)/6,是传统虚拟空间矢量法产生的共模电压幅值的1/2,从而实现对共模电压的抑制。在此基础上,通过合理选取虚拟中矢量分配系数的值,可以在一定范围内抑制中点电压的波动。与传统虚拟空间矢量法相比,所提方法能够有效地抑制共模电压和中点电压波动。仿真和实验验证了该方法的正确性和有效性。     

非隔离型三电平逆变器漏电流抑制与中点电位平衡控制

针对中点钳位型三电平逆变器在光伏并网系统中存在的漏电流和中点电位不平衡的问题,文中对漏电流产生的机理和影响中点电位的因素进行了分析.针对已有调制策略存在的不足,在已有调制策略的基础上,对传统调制策略下的调制扇区进行重新划分,并在此基础上选择合适的开关序列,得到一种新型的大中小矢量调制策略.文中所提调制策略的共模电压变化幅值低、直流电压利用率高、输出电压的总谐波畸变率低,且能够对中点电位进行有效控制.最后,通过仿真和实验,将所提策略与传统调制策略在漏电流抑制和中点电位控制等方面进行对比,验证了所提调制策略的有效性.     

并联无隔离光伏并网逆变器漏电流和环流抑制研究

并联无隔离光伏并网逆变器会产生漏电流和环流问题。在分析三电平逆变器共模等效模型的基础上,采用改进型LCL滤波器,将滤波器电容公共连接点和直流侧电容中点相连,能够滤除寄生电容电压的高频分量,减少共模漏电流。无隔离光伏并网逆变器并联能增加系统容量和可扩展性,但产生的零序环流会降低系统效率,而传统方法很难实现环流抑制。提出一种新型SVM调制方法,通过实时改变零矢量作用时间实现精准控制,能够实现多台逆变器在电流不相等情况下的环流抑制。最后通过实验验证了所提拓扑和算法的有效性。     

非隔离型三电平并网逆变器的输出滤波器优化设计

将非隔离型三电平并网逆变器的LCL滤波器电容公共点直接引回直流侧中点,可以有效减小漏电流,但同时也会导致桥臂电流有效值增大且易发生共模谐振,降低了逆变器效率和稳定性。对于诸如光伏并网发电场合,建立了非隔离型三电平并网逆变器的共模和差模等效模型,在此基础上分析上述问题的产生机理,并提出一种基于共模差模解耦的输出滤波器设计方案。该方案首先在结构上将滤波电容分为并联的两部分,仅将其中容值较小的电容公共点引回直流侧中点以降低共模和差模滤波回路之间的参数耦合程度;其次在分析逆变器桥臂电流纹波和输出共模源频谱分布的基础上,给出所提滤波器的参数设计原则。最后,通过一台5kW三相三电平逆变器样机对所提滤波器优化设计方案进行实验验证,结果表明所提方案在满足并网标准和漏电流抑制要求的同时,能够有效提高系统稳定性和效率。     

改进的中点钳位型三电平逆变器非连续脉宽调制策略

为了降低开关损耗,非连续脉宽调制(DPWM)方法被广泛应用于中点钳位型三电平逆变器(NPC-TLI),但是DPWM在中点电压的控制上表现了某些不足。为了减少NPC-TLI的开关损耗并同时控制中点电压,文中采用切换钳位模式来实现对中点电压的有效控制。为了避免在切换钳位模式时引入附加开关动作,提出了一种可实现钳位模式无缝切换的改进的脉宽序列的DPWM策略。通过仿真和实验,对所提策略、传统DPWM和现有优化DPWM算法进行了比较。理论分析和实验结果均表明,所提策略具有良好的中点电压控制能力以及开关损耗降低能力。     

带续流开关的中点箝位型非隔离光伏逆变器

为了满足非隔离光伏发电系统低漏电流的要求,提出了一种带续流开关的中点箝位型非隔离光伏逆变器。该拓扑在全桥逆变器的交流侧加入了一个续流开关,使得太阳能电池板输出端与电网断开,提高了非隔离光伏逆变器的转换效率。另一方面中点箝位电路的应用使得该拓扑在功率处理阶段和续流阶段的共模电压基本保持不变,降低了漏电流。详细分析了拓扑的工作原理,给出了其控制方法,并通过Saber仿真软件验证了带续流开关的中点箝位型非隔离光伏逆变器良好的共模特性。实验研制了一台300 W的原理样机验证了理论分析的正确性及仿真方案的可行性。     

一种消除中点电位低频振荡的三电平逆变器载波调制方法

提出了一种二极管箝位型(NPC)三电平逆变器载波调制方法,该方法能消除三电平逆变器直流侧中点电位低频振荡,适用于任意非线性负载情况。该方法从空间矢量脉宽调制方法和载波调制方法本质联系出发,通过向调制波中注入一定的零序电压分量,达到了与空间矢量脉宽调制同样的电压利用率。该方法将调制波分成2部分,分别与载波进行比较,来决定开关管的工作状态。对直流侧中点电位采用了闭环控制,通过检测直流侧电容电压的大小和三相负载电流的方向,对每相的2部分调制波进行适当的调节,从而调整流入或流出中点的电流的作用时间,有效地保证了系统运行过程中直流侧电容电压平衡。该方法简单易行,易于数字化实现。仿真结果验证了该方法的正确性和可行性。     

二极管箝位三电平逆变器共模电压抑制技术

针对二极管箝位三电平逆变器,根据小矢量作用时中点电流与相电流方向,将小矢量分为正小矢量和负小矢量,提出一种不含正小矢量的脉宽调制矢量合成策略,将逆变器输出共模电压幅值由原来的1/3直流母线电压降低到1/6直流母线电压。将参与输出电压合成的负小矢量按照矢量合成关系分为过渡小矢量、附加小矢量1和附加小矢量2,并根据不同小矢量作用时对中点电压的控制能力推导出最优小矢量选择标准,实现对中点电压的有效控制。通过试验验证了纯电感负载和单位功率因数2种典型工况下共模电压抑制策略与中点电压控制策略的有效性。     

二极管钳位型多电平逆变器脉宽调制时电容电压均衡方法

电容电压不均衡是二极管钳位型多电平逆变器中一个关键技术问题。当三电平二极管钳位型逆变器采用SPWM和SVPWM的调制时,直流侧分压电容的电压产生基波频率为三倍输出频率的低频振荡。要使一个采样周期内电容电压不发生不均衡,需要使在该采样周期内向中点电荷注入的电荷总和为零。本文提出了一种新的调制策略,在三电平二极管钳位型调制策略中可以等效为虚拟矢量调制策略,但这种调制策略可以方便地扩展到更多电平二极管钳位型逆变器的调制中。通过向调制波注入零序电压分量,这种调制策略可以等效为基于载波的调制策略。文中以二极管钳位型三电平和五电平逆变器进行了仿真研究,最后建立了二极管三电平逆变器,实验结果验证了算法的有效性。     

非隔离三电平电压型并网逆变器共模电流抑制策略

针对无变压器非隔离型三电平并网逆变器共模电流问题,详细分析了影响共模电流的主要因素。根据非隔离型三电平并网逆变器的共模等效结构模型,采用能消除共模电压的SPWM调制策略和改进LC滤波器方法,抑制共模电流。LC滤波器滤除寄生电容电压高频分量,改变了直流侧中点电位的平衡机理。改进的注入零序电压分量方法使中点电位得到有效控制。仿真验证了共模电流抑制策略的有效性。     

三电平光伏并网逆变器SHEPWM优化控制方法

提高输出电能质量、抑制共模电压和减小电磁干扰对提高光伏并网逆变器的性能具有重要研究意义。以三电平有源中点钳位型(3L-ANPC)光伏并网逆变器为研究对象,将特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的三相输出波形视为空间状态矢量,分析SHEPWM对应的各开关状态矢量产生的共模电压幅值及其对中点电压的影响,从而提出一种改进的SHEPWM控制策略,在降低并网逆变器输出共模电压的同时,有效地控制了3L-ANPC光伏并网逆变器的中点电压平衡。最后通过仿真和实验验证了控制策略的有效性。