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《中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì)第十一屆學(xué)術(shù)年會(huì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì)第十一屆學(xué)術(shù)年會(huì)單相非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器中共模電流抑制的研究11222孫龍林張興許頗趙為曹仁賢1)2)合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院，合肥230009合肥陽(yáng)光電源有限公司，合肥2300881)Email：sunlonglin321@163.com摘要在無(wú)變壓器的非隔離型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，電網(wǎng)和光伏陣列之間存在電氣連接。由于光伏陣列和地之間存在寄生電容，會(huì)產(chǎn)生共模電流，這便增加了電磁輻射和安全隱患。為此，應(yīng)設(shè)法抑制非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器中的共模電流。本文首先分析了無(wú)變壓器的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中產(chǎn)生共模電流的原因，從單相半橋和全橋拓?fù)?/p>
2、結(jié)構(gòu)出發(fā)，在得出共模電流抑制基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，研究了幾種能有效抑制共模電流的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。最后，對(duì)這幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的損耗進(jìn)行了比較研究。關(guān)鍵詞光伏并網(wǎng)；逆變器；共模電壓；共模電流；H5采用適當(dāng)?shù)恼{(diào)制策略。本文首先分析了無(wú)變壓器的非1引言隔離型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中產(chǎn)生共模電流的原因，對(duì)能夠光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中常采用帶工頻或高頻變壓器的隔抑制共模電流的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，最后對(duì)不同拓離型光伏并網(wǎng)逆變器，這樣確保了電網(wǎng)和光伏系統(tǒng)之撲結(jié)構(gòu)的損耗進(jìn)行了比較分析。間的電氣隔離，從而提供人身保護(hù)并避免了光伏系統(tǒng)和地之間的漏電流。然而，若采用工頻變壓器，其體2非隔離型單相光伏并網(wǎng)
3、系統(tǒng)的共模分析積大、重量重且價(jià)格昂貴；若采用高頻變壓器，功率為方便分析，以下分別討論單相全橋、半橋并網(wǎng)變換電路將被分成數(shù)級(jí)，使得控制復(fù)雜化，同時(shí)還降逆變器的共模問(wèn)題。低了系統(tǒng)的效率。為了克服上述有變壓器的隔離型并2.1單相全橋逆變器的共模分析網(wǎng)系統(tǒng)的不足，需研究無(wú)變壓器的非隔離型逆變器拓圖2所示的是單相全橋逆變器及其共模電壓的分撲。無(wú)變壓器拓?fù)涞囊粋€(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是能夠提高整個(gè)析電路。以電網(wǎng)電流正半周期為例，va0、vb0表示全[1-2]系統(tǒng)的效率，可達(dá)到97~98%。這對(duì)于發(fā)電成本較橋逆變器交流輸出a、b點(diǎn)對(duì)直流負(fù)母線(xiàn)0點(diǎn)的電壓，高的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)
4、說(shuō)具有很大的吸引力。然而，目v表示電感上的壓降，v表示電網(wǎng)電壓，v表示寄Lgcm前對(duì)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的研究大都集中最大功率點(diǎn)跟蹤和生電容上的共模電壓,i表示共模諧振回路中的共模[3-4]cm孤島檢測(cè)等理論研究方面，而對(duì)相關(guān)工程問(wèn)題的研電流。根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可列出共?；芈返碾娋肯鄬?duì)較少，如共模問(wèn)題。本文對(duì)非隔離型單相并網(wǎng)壓方程：逆變器中共模電流抑制的問(wèn)題進(jìn)行了研究。-v+v+vv+=0(1)如圖1所示，在無(wú)變壓器的非隔離型光伏并網(wǎng)系a0L1gcm統(tǒng)中，電網(wǎng)和光伏陣列之間存在直接的電氣連接，由-vb0-vvL2+=cm0(2)于光伏陣列和地之間存在
5、寄生電容，從而形成了由寄和差模電流相比，共模電流要小的多，因此可忽生電容、濾波元件和電網(wǎng)阻抗組成的共模諧振回路。略共模電流在電感上的壓降即vv?，由式(1)、L1L2而寄生電容上變化的共模電壓則能夠激勵(lì)這個(gè)諧振回(2)相加可得寄生電容上的共模電壓v為:cm路從而產(chǎn)生相應(yīng)的共模電流。v=0.5(v+v-v)=0.5(v+-vv)0.5(3)cma0b0ga0b0g而流過(guò)寄生電容上的共模電流i為:cmdvcmiC=(4)cmdt可見(jiàn)，共模電流與共模電壓的變化率成正比。由于v為工頻電網(wǎng)電壓，則由v在寄生電容上產(chǎn)生的共gg圖1無(wú)變壓器的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的寄
6、生電容和共模電流模電流一般可忽略，而v、v為PWM高頻脈沖電壓，a0b0由于光伏電池的面積較大，對(duì)地的寄生電容值在共模電流主要由此激勵(lì)產(chǎn)生。因此，工程上并網(wǎng)逆變[5-6]雨天或潮濕的環(huán)境下達(dá)到200nF/kWp，產(chǎn)生的共模器的共模電壓可近似表示為：[1、6]電流將可能超過(guò)所允許的范圍。研究表明：為了抑v?+0.5()vv(5)cma0b0制共模電流，可以考慮改進(jìn)并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì)第十一屆學(xué)術(shù)年會(huì)為了抑制共模電流，應(yīng)盡量降低v的頻率，而2)雙極性調(diào)制cm開(kāi)關(guān)頻率的降低則帶來(lái)系統(tǒng)性能的下降。但若能使若采用雙極性調(diào)制，對(duì)
7、于圖2所示的單相全橋拓v為一定值,則能夠基本消除共模電流，即功率器件撲，當(dāng)S1、S4導(dǎo)通時(shí)cmv=0.5(vv+)=0.5(V+=0)0.5V(9)所采用的PWM開(kāi)關(guān)序列應(yīng)使得a、b點(diǎn)對(duì)0點(diǎn)的電壓之cma0b0PVPV和滿(mǎn)足:當(dāng)S1、S4關(guān)斷，而S2、S3導(dǎo)通時(shí)vv+=定值(6)vcm=0.5(vva0+b0)=0.5(0+=VPV)0.5VPV(10)a0b0在開(kāi)關(guān)過(guò)程中v=0.5V，由于穩(wěn)態(tài)時(shí)，VPV近似不cmPVvL1變，因而v近似為定值，由此所激勵(lì)的共模電流近c(diǎn)mvvg似為零。可見(jiàn)，對(duì)于單相全橋并網(wǎng)逆變器而言，若采L2用雙極性調(diào)制則能夠有
8、效地抑制共模電流，其PWM、vv共模電壓及共模電流的仿真波形如圖4所示。a0b0icmvcm圖2全橋逆變器及其共模電壓分析對(duì)于單相全橋拓
