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《無變壓器非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器漏電流抑制技術(shù)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、無變壓器非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器漏電流抑制技術(shù)鄔偉揚郭小強電力電子節(jié)能與傳動控制河北省重點實驗室，燕山大學電氣工程學院，河北省秦皇島市066004Email：guoxq@ieee.org摘要漏電流抑制是無變壓器型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵問題之一。VDE-0126-1-1標準規(guī)定漏電流高于300mA時光伏并網(wǎng)系統(tǒng)必須在0.3s內(nèi)從電網(wǎng)中切除。為了解釋漏電流的根源，建立了系統(tǒng)共模電壓數(shù)學模型，在此基礎(chǔ)上分析了漏電流產(chǎn)生的原因，探討了不同調(diào)制策略對漏電流的影響，然后介紹了幾種典型的、能夠有效抑制漏電流的電路拓撲結(jié)構(gòu)，并分析了各種拓撲的工作原理和特點。最后對漏電流抑制技術(shù)方面的發(fā)展趨勢做了展望
2、。關(guān)鍵詞無變壓器，光伏并網(wǎng)逆變器，漏電流1．引言太陽能發(fā)電是能源有效利用的重要手段之一。自從1954年第一塊實用光伏電池問世以來，光伏發(fā)電技%)術(shù)取得了長足的進步。據(jù)國際能源機構(gòu)IEA[1](InternationalEnergyAgency)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，1992年至歐洲效率(2008年之間，光伏發(fā)電系統(tǒng)容量呈逐年遞增趨勢，如圖1所示，并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)增長趨勢較快，是目前廣泛采用的發(fā)電方式。系統(tǒng)輸出功率(kW)圖2系統(tǒng)輸出功率與歐洲效率雖然去掉工頻變壓器可以使光伏并網(wǎng)系統(tǒng)整體效率得到一定改善，但卻帶來一些新的問題，如漏電流[3]。漏電流的本質(zhì)為共模電流，其產(chǎn)生原因是光伏系統(tǒng)和大地之間存在寄
3、生電容，當寄生電容-光伏系統(tǒng)-電網(wǎng)三者之間形成回路時，共模電壓將在寄生電容上光伏發(fā)電容量(MW)產(chǎn)生共模電流。當光伏系統(tǒng)中安裝有工頻變壓器時，由于回路中變壓器繞組間寄生電容阻抗相對較大，因此回路中共模電壓產(chǎn)生的共模電流可以得到一定抑圖11992~2008年光伏發(fā)電容量制。然而在無變壓器的光伏系統(tǒng)中，回路阻抗相對較為了實現(xiàn)光伏系統(tǒng)并網(wǎng)運行，需要通過電力電子小，共模電壓將在光伏系統(tǒng)和大地之間的寄生電容上裝置進行功率變換。其中，逆變器作為光伏系統(tǒng)和電形成較大的共模電流，即漏電流。[2]網(wǎng)之間的接口，起著至關(guān)重要的作用。通過逆變器無變壓器非隔離型光伏系統(tǒng)中的漏電流會引起并的控制不僅可以保證光伏
4、并網(wǎng)系統(tǒng)高質(zhì)量地向電網(wǎng)輸網(wǎng)電流畸變、電磁干擾等問題，還可能對人身安全構(gòu)送功率，在電網(wǎng)故障時還可以實現(xiàn)有效的孤島保護。成威脅[4-5]。德國VDE-0126-1-1標準規(guī)定，漏電流高傳統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)輸出端一般安裝工頻隔離變壓于300mA時光伏并網(wǎng)系統(tǒng)必須在0.3s內(nèi)從電網(wǎng)中切器，以實現(xiàn)電壓調(diào)整和電氣隔離。然而，工頻隔離變除。目前，漏電流抑制技術(shù)已成為光伏并網(wǎng)系統(tǒng)研究壓器體積大，成本高，損耗大，影響系統(tǒng)整機效率。中的熱點問題。本文首先分析漏電流產(chǎn)生的原因，然因此，無工頻隔離變壓器的并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)成為目前后從調(diào)制和拓撲角度對漏電流抑制技術(shù)進行分析。最研究熱點。圖2為兩種類型光伏逆變器的歐
5、洲效率測后對無變壓型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)漏電流抑制技術(shù)的發(fā)展趨試結(jié)果，總體而言無變壓器型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)效率較高。勢做了展望。國家自然科學基金項目（資助號：50837003,50977081）2．漏電流產(chǎn)生原因分析當并網(wǎng)接口電感相同時，式(4)可簡化為：圖3為典型的三相無變壓器型光伏并網(wǎng)逆變器原UUUan++bncnUtcm=(5)理圖。其中，Ea,Eb,Ec,和La,Lb,Lc分別為三相電網(wǎng)3電壓和并網(wǎng)接口電感，C為三相橋路輸出端和大地之由上圖可知，當Utcm為常量(直流)時，電感被短路，間的寄生電容，Lg為逆變器和電網(wǎng)之間的接地電感，電容承受電壓Utcm。根據(jù)icm=Cpv(dUtcm/)dt可知
6、系統(tǒng)Cpv為光伏PV和大地之間的寄生電容，其值與外部環(huán)共模電流(漏電流)為0。表1給出三相逆變器開關(guān)狀態(tài)境條件、光伏電池板尺寸結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，一般在和共模電壓Utcm的關(guān)系。50~150nF/kW左右[6]。下面分析不同調(diào)制方法對共模電流的影響。傳統(tǒng)如上文所述，漏電流的本質(zhì)為共模電流。為了揭空間矢量調(diào)制SVM方法一般可分為連續(xù)SVM和非連[7]示漏電流產(chǎn)生的原因，首先建立系統(tǒng)共模模型如圖4續(xù)SVM。一般而言，連續(xù)SVM在一個開關(guān)周期內(nèi)所示[6]。其中，變量i=(a,b,c)，j=(a,b,c)且ij≠.分配零矢量U0和U7，而非連續(xù)SVM在一個開關(guān)周期p內(nèi)只分配零矢量U0或者U7。S5
7、S3S1表1三相逆變器開關(guān)狀態(tài)和共模電壓關(guān)系LaEaaSaSbScUanUbnUcnUtcmUdcbLbEbPVoU00000000cLcEcU1100Udc00Udc/3nS6S4S2U2110UdcUdc02Udc/3CCpvLgU30100Udc0Udc/3U40110UdcUdc2Udc/3圖3三相無變壓器型光伏并網(wǎng)逆變器U500100UdcUdc/3Ucmij_Udmij_LijU101U0U2U/36dcdcdcnU7111UdcU
