无变压器非隔离型光伏并网逆变器漏电流抑制技术

漏电流抑制是无变压器型光伏并网系统需要解决的关键问题之一。VDE-0126-1-1标准规定,漏电流高于300 mA时光伏并网系统必须在0.3 s内从电网中切除。为了解释漏电流的根源,建立系统共模电压数学模型,在此基础上分析漏电流产生的原因,探讨不同调制策略对漏电流的影响,然后介绍几种典型的、能够有效抑制漏电流的电路拓扑结构,并分析各种拓扑的工作原理和特点。最后对漏电流抑制技术方面的发展趋势做了展望。     

非隔离光伏并网逆变器漏电流抑制技术研究综述

漏电流抑制是非隔离光伏并网逆变系统需要解决的关键问题之一。为了能够充分利用现有的国内外研究成果,从单相非隔离光伏并网逆变器出发,对漏电流抑制技术研究的三个主要问题——漏电流分析模型、开关调制方式、新型非隔离逆变电路拓扑分别进行了研究与总结,并分析比较了各种拓扑结构的优缺点。最后对提高可抑制漏电流非隔离并网逆变器的性能、提高系统逆变效率给出了建议。     

非隔离型光伏并网逆变器漏电流分析模型研究

高频共模等效模型是研究非隔离型光伏并网逆变器共模电流(在非隔离型光伏并网设备中俗称"漏电流")抑制措施的重要工具。重点推导充分考虑寄生参数的非隔离型单相并网逆变器高频共模等效模型,并基于该模型归纳出消除共模电流的两条途径。其中正弦脉宽调制(sine pulse modulation,SPWM)开关方式消除漏电流的措施在单相全桥电路中的有效性通过仿真和实验手段得到验证,特别指出寄生参数对实际抑制效果的影响。分析电路参数匹配方式消除漏电流的措施在单相全桥电路中的无效性,并指出该措施可以应用在其它单相逆变器拓扑中,如半桥和二极管钳位三电平电路。     

非隔离型光伏并网逆变器漏电流分析

针对非隔离型光伏并网逆变器产生漏电流危害人身安全和设备稳定运行的问题,用数学的方式推导出漏电流产生的原因,阐述抑制漏电流的途径并对现有的两种抑制漏电流方法进行技术分析,通过PSIM平台搭建仿真,仿真结果证明了上述理论方法的可行性和正确性.     

并联型两电平光伏并网逆变器环流抑制

采用共交直流母线并联的三相两电平光伏并网逆变器并采用相应的控制策略可以提高系统的效率,但是会带来模块间的环流问题。为了解决环流所引起的系统稳定性问题,针对两电平逆变器并联高频环流,首先提出一种基于共LCL滤波电容中点的滤波器方案,提高了零序环流传递函数的阶数,从而能够较好地抑制高频环流;其次对低频零序环流的主要谐波进行分析,设计合适的零序环流补偿器来抑制低频零序环流,与高频抑制方案组成环流复合抑制策略。最后基于该策略搭建Matlab/Simulink仿真平台,结果验证了环流理论分析的正确性和所提环流复合抑制策略的有效性。     

三相级联型光伏并网逆变器漏电流抑制研究

针对级联型光伏并网逆变器,首先建立了传统三相级联H4光伏并网逆变器拓扑的系统共模模型,分析了系统漏电流、系统共模电压、差模电压三者之间的关系,揭示了传统三相级联H4光伏并网逆变器无法抑制漏电流的原因。提出了一种新型三相级联H5光伏并网逆变器拓扑及其调制策略,有效地抑制了系统漏电流。最后,与三相级联H4光伏并网逆变器拓扑进行了性能对比研究,结果验证了所提方案的有效性。     

非隔离型光伏并网逆变器漏电流抑制机理分析与改进

共模电流抑制是非隔离型光伏并网逆变器需要解决的首要问题。文中给出了单相逆变拓扑的共模回路统一等效模型,该模型将所有隔离类和非隔离类拓扑统一起来,适用于所有桥类拓扑的漏电流抑制机理分析。对现有桥类逆变拓扑按漏电流抑制机理进行了系统分析和归类。在此基础上,对H5拓扑、Heric拓扑及一种H6拓扑进行了改进。一方面,通过拓扑结构的改变,用共模电压恒定的漏电流抑制途径取代改变共模阻抗的抑制途径,漏电流抑制效果得以提高;另一方面,通过调制策略的优化,逆变器可以实现非单位功率因数运行。在一台5kW单相改进型H5拓扑并网逆变器上进行了实验研究,实验结果验证了理论分析的正确性。     

新型非隔离型三相三电平光伏并网逆变器及其漏电流抑制研究

在二极管中点钳位型逆变器(NPC)的基础上,提出一种新型非隔离型三相三电平光伏并网逆变器,并对其工作特性和漏电流特性进行研究。与NPC逆变器相比,新型逆变器的拓扑仅由十二个开关管和两个直流侧母线电容组成,比NPC逆变器少用了六个功率二极管,拓扑结构得到了简化。为抑制其漏电流,在分析共模电压和开关状态关系的基础上,改进了传统两电平载波调制方案,提出一种新型单载波调制方案。分别通过并网仿真、并网实验和感性实验,验证了所提出拓扑的可行性与新型单载波调制策略的有效性。     

六开关非隔离型双降压光伏并网逆变器共模漏电流抑制研究

共模漏电流的抑制是非隔离型光伏并网逆变器需要解决的关键问题。双降压逆变器克服了传统桥式逆变器上下桥臂的直通问题,能够避免驱动信号死区引入的低次谐波。提出一种六开关非隔离型双降压并网逆变器拓扑,分析了其电路工作原理,并给出了其相应的半周期控制策略,使共模电压保持恒定,有效抑制了系统共模漏电流。最后通过仿真验证了所提逆变器电路结构和对共模漏电流分析的正确性。     

基于多载波实现光伏并网逆变器漏电流抑制研究

无隔离光伏并网逆变器具有成本低和体积小等优点而备受关注。但光伏电池板和大地之间的寄生电容和电感会产生漏电流问题,漏电流会影响逆变器寿命,严重时甚至危害人身安全。本文通过建模分析光伏并网逆变器漏电流和共模电压有关,而共模电压和逆变器的矢量成一定关系,从而可以发现漏电流主要是零矢量产生的。故本文提出一种多载波调制摒弃零矢量的方法,从而实现光伏并网逆变器漏电流抑制,该方法在不增加硬件和成本的情况下实现漏电流的抑制。在光伏并网逆变系统中,设计合适的电流控制器对系统稳定性和电能质量至关重要。本文采用准PR(proportional resonant,PR)控制器实现快速精准控制,省去了复杂的坐标变化。通过仿真验证了所提算法的正确性。     

六开关光伏并网逆变器共模漏电流抑制方法

为了解决非隔离型光伏发电系统中的漏电流问题,提出一种六开关拓扑及控制方法。采用开关旁路电感策略,解决了传统六开关光伏并网逆变器共模电压受电感值匹配因素影响的问题,保证光伏系统寄生电容两端电压不含高频分量。通过理论分析和仿真研究的方法,对提出的六开关拓扑及控制进行了验证。研究结果表明,所提出的拓扑及控制方法可以实现漏电流的有效抑制。     

三相非隔离型Heric光伏逆变器漏电流抑制研究

近年来,非隔离型光伏逆变器以其重量轻、体积小、效率高的特点得到了学术界与工业界的广泛关注。其中漏电流是亟待解决的关键问题之一。在单相Heric电路基础上,提出三相Heric拓扑解决漏电流问题。分析了电路工作原理,建立了系统共模模型,探讨了不同调制策略对系统共模电压的影响,并提出基于布尔逻辑运算的调制策略解决共模波动问题,实现了系统共模电压恒定,从而使漏电流得到有效抑制。利用Matlab对提出方案进行了仿真研究,并在实验样机上进行了验证,实验结果证明了提出方案的有效性。     

基于虚拟电阻的三相无变压器光伏并网逆变器漏电流抑制方法

无变压器光伏并网逆变器并网时,由于光伏电池板存在寄生电容,系统中将会出现漏电流,造成极大危害。因此提出了一种基于虚拟电阻的三相无变压器非隔离型光伏并网逆变器漏电流抑制方法,在对并网逆变器进行建模的基础上,分析得到系统漏电流产生原因,并考虑采用虚拟电阻抑制漏电流,首先给出了漏电流与虚拟电阻的关系,其次基于根轨迹法分析并设计了系统控制参数及虚拟电阻的大小,在保证系统稳定性条件下,尽可能大的抑制了漏电流,最终通过仿真结果验证了所提漏电流抑制方法的有效性。     

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。     

非隔离型级联双降压并网逆变器及其漏电流抑制

为了抑制传统双降压式并网逆变器的漏电流,提出了一种非隔离型级联双降压式并网逆变器(non-isolated cascadeddual-buckgrid-connectedinverter,CDBGCI)及单极性双载波正弦脉宽调制(dual-carriersinusoidalpulse widthmodulation,DCSPWM)策略。采用共模等效电路法分别建立了CDBGCI的高频和低频共模等效模型,并详细分析了逆变器的高频和低频共模漏电流。研究结果表明:所提新型级联逆变器在一个工频周期内的高频共模电压保持恒定,且漏电流小于300m A,高频共模漏电流得到了有效抑制;同时,与非对称型CDBGCI相比,对称型CDBGCI具有更小的低频共模漏电流,且当n个双降压并网逆变器级联时,高频共模漏电流亦可得到有效抑制。研究可为级联型并网逆变器拓扑及其漏电流抑制研究提供参考。     

基于谐波提取的非隔离型并网光伏逆变器漏电流检测研究

与隔离型逆变器相比,非隔离型并网光伏逆变器体积小、成本低、效率高,但往往容易产生共模漏电流,相应安全隐患增大,相关标准对漏电流抑制及保护提出了严格要求。该文对上述情况的漏电流问题进行研究,详细分析单相Boost+HERIC逆变拓扑漏电流产生机理及漏电流谐波特征,然后分析漏电流检测硬件系统的局限性。在此基础上提出一种基于谐波提取的漏电流检测方法,有效解决了含有高频谐波漏电流检测不准确问题,实现了持续漏电流、突变漏电流的准确检测及保护。通过仿真及实验结果验证机理分析的正确性及侦测方法的有效性。该方法对含有高频漏电流的其他单相逆变拓扑及三相逆变拓扑均可使用。     

非隔离型三相四桥臂光伏逆变器漏电流抑制研究

针对非隔离型三相三桥臂光伏逆变器无法有效抑制漏电流的问题,提出基于三相四桥臂拓扑的漏电流解决方案。建立非隔离型三相四桥臂光伏逆变器系统共模模型,分析了影响系统漏电流的主要因素和变量,提出一种基于布尔函数逻辑运算的新型载波调制策略。该调制可以实现共模电压恒定,从而有效抑制漏电流。最后搭建了TMS320F28335DSP+XC3S400FPGA数字控制硬件实验平台,对提出的新型载波调制进行了实验研究,并与传统调制方案进行了对比分析,实验结果验证了提出方案的有效性。     

基于Z源逆变器光伏并网系统的共模漏电流抑制

Z源逆变器(ZSI)及其衍生拓扑在光伏(PV)领域有着非常广泛的应用。在非隔离光伏并网系统中,共模电压(CMV)随着时间的变化会产生流经光伏电池板寄生电容的高频漏电流。论文过对ZSI的CMV进行分析,提出了一种简单的用来减少ZSI中CMV谐波的方法。该方法是通过改变开关状态来实现的,并通过调制傅里叶变换(MFT),将该方法调制后的CMV与传统ZSI中的CMV在频域范围内进行了比较。并通过对1 kW ZSI进行仿真,验证了该方法的参考价值。     

并网逆变器环流抑制方法研究

逆变器并联是增大可再生能源发电容量的重要手段,共直流母线运行使得系统成本和体积降低,但也因此构成了两个逆变器模块的环流通路,需对并联系统采取环流抑制措施。此处针对LCL滤波的空间矢量脉宽调制(SVPWM)逆变器并联系统,分析了并联系统中环流的平均模型,针对给定电流相等与给定电流不相等两种情况提出不同的环流抑制策略。当给定电流相等时,提出一种简单易行的共调制信号的控制策略;当给定电流不相等时,采用改进的零矢量占空比修正策略抑制零序环流。通过仿真和实验验证了两种情况下环流抑制策略的有效性。