[发明专利]非隔离型光伏逆变器共模谐振环路电流和漏电流抑制方法

说明书

本发明公开了一种非隔离型光伏逆变器共模谐振环路电流和漏电流抑制方法，包括三相I字型三电平逆变器和改进型LCL滤波电路，所述改进型LCL滤波电路的电容公共端直接连接到直流侧滤波电容的中性点处，改变三相I字型三电平逆变器的共模回路，抑制系统漏电流。本发明提出了共模回路的闭环控制算法，在共模回路中增加PI控制器，实现共模谐振环路电流的抑制。本发明能够节约成本，提高了系统转换效率，具有很高的实用价值。

技术领域

本发明涉及一种非隔离型光伏逆变器共模谐振环路电流和漏电流抑制方法。

背景技术

近年来，光伏发电的快速增长为解决世界能源短缺和环境污染问题起到了巨大作用。在光伏发电系统中光伏逆变器是核心部件，它将直流电转换为交流电。I字型三相三电平光伏逆变器拓扑在中高压大功率光伏系统中被广泛应用。I字型三电平拓扑具有更低开关损耗、更优的输出波形质量和更高的能量密度和效率的优势，使其逐渐成为市场主流，得到各国科研人员的重视和工业界的广泛应用。

但是，该非隔离光伏逆变器系统中光伏板上的寄生电容不可避免产生漏电流。漏电流会增加系统的电磁干扰，使输出电流波形畸变，给设备和操作人员带来巨大的安全隐患。为此，国家标准对漏电流的大小做出了规定，10kW及以下功率等级的光伏逆变器的漏电流大小须低于300mA。

目前关于减小漏电流的方法主要从改变逆变器拓扑和改变调制策略两方面入手。一方面，在改变逆变器拓扑减小漏电流的方法中，通过在直流侧或者交流侧增加开关管和二极管改变逆变器系统产生的共模电压，进而抑制漏电流。但是该方法需要增加额外的辅助开关器件，这不仅增加了系统的成本也增加了控制难度。另一方面，在改变调制策略减小漏电流的方法中，常用的方法是弃用部分开关矢量(这些开关矢量产生幅值较大的共模电压)，如载波反向(APOD)调制方法和LMZ(只使用大、中、零矢量)调制方法，通过降低共模电压的幅值，实现抑制漏电流的目的。但是，该方法抑制漏电流的能力有限，同时由于只采用了部分矢量来合成参考电压，输出电压或者电流波形的总谐波畸变率(THD)增加。基于此，有文献提出了采用一种改进的LCL滤波器来减小漏电流的方法，此方法在几乎不增加成本和控制及调制难度的前提下，极大地减小了漏电流。但是，改进型LCL滤波器，改变了逆变器系统的共模漏电流回路，共模电压在改进的共模回路中激起共模谐振环路电流。共模谐振环路电流使逆变器侧电流振荡、系统漏电流增加、系统电流保护误动作等一系列问题，这破坏了系统的稳定性。

因此，针对I字型三电平光伏逆变器系统中共模谐振环路电流和漏电流带来的不利影响，研究一种简单有效的解决方法意义重大。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种非隔离型光伏逆变器共模谐振环路电流和漏电流抑制方法，本发明用改进型LCL滤波器，将LCL滤波器电容公共端连接到直流母线的中点，在共模回路中增加一条低阻抗的电容支路，改变了共模回路的电路结构，高频的共模电压激起的高频共模漏电流通过这条增加的低阻抗的电容支路流回直流母线的中点，从而极大地降低了流入大地的漏电流。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一目的是提供一种光伏逆变器共模谐振环路电流和漏电流抑制系统，包括三相I字型三电平逆变器和改进型LCL滤波电路，所述改进型LCL滤波电路的电容公共端直接连接到直流侧滤波电容的中性点处，改变三相I字型三电平逆变器的共模回路，抑制系统漏电流。同时改进型LCL滤波器并没有改变系统的差模回路，不会改变差模回路的滤波效果。

进一步的，所述三相I字型三电平逆变器包括三相桥臂，每相桥臂包括上、下桥臂，所述上、下桥臂均包括两个串联的开关管，以及两个连接上、下桥臂开关管中点的箝位二极管，直流侧包括两个串联的相同的滤波电容，在两个电容中间形成一个中性点，每相桥臂的两个箝位二极管的中间与中性点相连，使交流桥臂中点产生零电位。