• 头条如何实现非隔离型光伏逆变器漏电流的有效抑制?
    2019-05-10 作者:郭小强、王学惠等  |  来源:《电工技术学报》  |  点击率:
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    导语燕山大学电气工程学院的研究人员郭小强、王学惠等,以三相六开关三电平光伏逆变器为研究对象,分析电路工作原理,建立系统共模回路模型,对系统共模特性进行研究,并提出调制策略,在实现系统输出电压三电平的同时,系统共模电压保持恒定,从而实现漏电流的有效抑制。

    非隔离型光伏逆变器因具有体积小、质量轻、成本低和效率高等特点,受到广泛关注,具有广阔的应用前景。由于缺少变压器隔离,光伏系统和大地之间存在电气回路,导致系统出现漏电流。漏电流会引起并网电流畸变、电磁干扰等问题,还会造成潜在的人身安全隐患。因此,如何解决非隔离型光伏逆变器漏电流问题具有重要研究意义。

    单相非隔离型光伏逆变器已经得到广泛和深入的研究,然而单相光伏系统大量接入电网会引起电网三相电压不平衡,因此VDE◆AR◆N_4105标准要求单向系统单机接入容量限制在4.6kV·A以下。另外,三相光伏系统接入电网不会引起电网电压不平衡问题,还可以提高光伏系统并网容量,具有广阔的应用前景。

    传统三相两电平光伏逆变器无法有效抑制漏电流,为了解决该问题,有研究文献从改进调制策略的角度对系统漏电流问题进行了研究。有研究文献从改进系统拓扑的角度对系统漏电流问题进行了分析,上述方案均针对三相两电平拓扑,实际应用中还存在三相三电平拓扑。

    与两电平拓扑相比,三电平拓扑具有开关应力小,输出波形质量高等优点。三相三电平二极管钳位型拓扑、飞跨电容钳位型拓扑和级联型拓扑是目前应用较为广泛的三相三电平光伏逆变器拓扑。然而,级联型拓扑需要多个独立的输入源,飞跨电容拓扑和二极管钳位型拓扑需要采用电容平衡策略维持不同工况下系统运行。

    此外,上述三电平电路开关器件数量较多,比如,飞跨电容拓扑需要12个开关管和3个飞跨电容,二极管钳位型拓扑需要12个开关管和6个钳位二极管,增加了系统开关器件的数量和开关隔离驱动辅助电路,且电路存在桥臂直通过电流的风险,降低了系统可靠性。

    此外,上述三电平拓扑由于开关数量较多,需要复杂的调制策略协调系统开关状态实现漏电流的抑制。因此,开关数量少、可靠性高并且可以有效抑制漏电流的三相三电平光伏逆变器及其调制策略有待进一步研究。

    燕山大学电气工程学院的研究人员郭小强、王学惠等,以三相六开关三电平光伏逆变器为研究对象,分析电路工作原理,建立系统共模回路模型,对系统共模特性进行研究,并提出调制策略,在实现系统输出电压三电平的同时,系统共模电压保持恒定,从而实现漏电流的有效抑制。此外,对电感绕组电流断续引起的问题进行分析并提出相应的解决方案。最后在TMS320F28335 DSP+XC3S400 FPGA数字控制硬件实验平台上对提出方案进行实验,结果验证了提出方案的有效性。相关研究成果发表在2018年第14期《电工技术学报》。

    学术动态︱如何实现非隔离型光伏逆变器漏电流的有效抑制

    图1 三相六开关三电平逆变器

    (原文标题“三相六开关三电平光伏逆变器漏电流抑制”,DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.170066)