CN102918756A - 逆变器系统中漏电流控制方法 - Google Patents

逆变器系统中漏电流控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102918756A
CN102918756A CN2011800172515A CN201180017251A CN102918756A CN 102918756 A CN102918756 A CN 102918756A CN 2011800172515 A CN2011800172515 A CN 2011800172515A CN 201180017251 A CN201180017251 A CN 201180017251A CN 102918756 A CN102918756 A CN 102918756A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
inverter
leakage current
current
link
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011800172515A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102918756B (zh
Inventor
S·布雷米克尔
K·德布拉巴德利
T·姆勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMA Solar Technology AG
Original Assignee
SMA Solar Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMA Solar Technology AG filed Critical SMA Solar Technology AG
Publication of CN102918756A publication Critical patent/CN102918756A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102918756B publication Critical patent/CN102918756B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/08—Limitation or suppression of earth fault currents, e.g. Petersen coil
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66—Regulating electric power
    • G05F1/67—Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/487—Neutral point clamped inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0025—Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/123—Suppression of common mode voltage or current
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

一种逆变器(4)的操作控制的方法，该逆变器设计为用于DC/AC电压变换，其具有至少一个直流电压输入(2、3)并且可以通过至少一个交流电压输出(10、11、12)连接到电源电网，逆变器参与和电网相互作用的功率流，以这样的方式，在逆变器操作期间，漏电流IA可以发生，其特征在于在操作控制中漏电流IA被控制。

Description

逆变器系统中漏电流控制方法
技术领域
本发明涉及一种逆变器操作控制的方法，该逆变器设计为用于DC/AC电压变换。
背景技术
在由光伏元件产生直流电压通过无变压器逆变器转换成为交流电压的电气装置中，由于太阳能发电机的电位会相对于地电位波动，容性漏电流可能会依电路和所选择的调制方法而发生。例如，这会对逆变器的残余电流操作保护设备产生不利的影响。
漏电流发生的一个原因是由于逆变器的电路拓扑和调制，交流电压分量被叠加到光伏元件产生的直流电压上。漏电流通过所谓的漏电容(光伏元件的外部电容和逆变器内部电容)泄漏到地电位(PE)。
虽然试图通过优化逆变器拓扑来降低这种影响，然而容性漏电流的影响都会发生，不管这种一定工作状态中的优化，甚至在更近结构的无变压器逆变器的情况下，特别是在没有工作在传统正弦-Δ调制(sine-delta-modulation)的逆变器的情况下。
EP2107672A2公开了这种在所谓的“三端拓扑”中更近结构的无变压器逆变器，尤其是其被优化并且效率是有利的。其示出的三相无变压器逆变器具有链路，其直流电压侧上的输入通过两个串联电容器相互连接，两个串联电容器确定中心电压点，其不连接到交流电压电网的中性线。
在这种三端拓扑中，在根据正弦-Δ调制的通用原则产生的正常脉冲宽度调制(PWM)的情况下，输入UDC到PE的电压是直流电压，从而在这种情况下，逆变器桥输出处的链路电压必须至少是线电压信号峰值电压的两倍大，从而PWM的调制度小于或等于1，最初没有漏电流产生。如果链路电压降低到低于线电压信号峰值电压的两倍，这导致PWM的过调制，即调制度大于1，其导致逆变器输出处电流的畸变。
为了达到尽可能好的效率，保持链路电压尽可能低是有利的。为了这个目的，方法已知为，尤其是对于三相逆变器，其中，例如，在传统正弦-Δ调制的情况下，时变偏移，例如具有线频率三倍的-Δ信号或线频率三倍的正弦信号被添加，从而无论在PWM信号本身中是否发生链路电压值低于线电压信号峰值电压两倍的情况，都不会发生过调制，并且因此也不会发生反馈到电网的逆变器输出信号的电流畸变。这种调制方法包括，例如，该方法也被称为“空间矢量调制”或“具有第三次谐波的正弦-Δ调制”。
在改进的正弦-Δ调制方法的情况下，尤其是上述具有时变偏移正弦-Δ调制的方法的情况下，例如，但不限于，在上述EP2107672A2的无变压器逆变器中，由于其拓扑，在输入处的电压中心点和PE之间产生了具有线频率三倍的交流电压分量，其导致通过漏电容的容性交流电流(漏电流)。
逆变器通常具有残余电流操作保护设备，其检测交流侧的差动电流，并且在故障情况下，如为了避免对人造成危害或损坏逆变器本身，切断逆变器。然而，测量的差动电流不只包含实际检测的故障电流，还包含矢量和中可能出现的漏电流，从而太大的漏电流会导致残余电流操作保护设备误起动，并且因此导致逆变器不必要的切断。避免使用由于拓扑而会发生漏电流的调制方法将再一次恶化效率，并且因此没有出现此问题合适的解决方案。
发明内容
针对这种背景，本发明具有限制逆变器操作和操作行为中漏电流的不利影响的目的，并且同时优选地也保证尽可能好的效率。
本发明通过权利要求1的主题达到该目的。公开了一种用于为DC/AC电压变换设计的逆变器的操作控制的方法，该逆变器具有至少一个直流电压输入并且可以通过至少一个交流电压输出或两个或多个交流电压输出连接到电源电网，逆变器以在逆变器操作期间漏电流IA可以发生的方式参与和电网的功率流相互作用，该方法的特征在于漏电流IA被操作控制所控制的事实。
由于漏电流或多个漏电流被控制的事实，可以以简单的方式保证不超过漏电流的预定最大值。
原则上，本发明适于其中漏电流，特别是到地电位的容性漏电流，发生在输入侧的不同的逆变器。特别地，这些是不同拓扑的无变压器逆变器，还有电网的中性线(N电位)不连接的拓扑。该方法优选地适于可以具有两端拓扑(如，所谓的B6桥)和多端拓扑，例如三端拓扑(如，NPC“中性点连接”桥或BSNPC“双极性开关中性点连接”)桥两者的三相逆变器。
特别优选地，该方法用于无变压器逆变器的操作控制，尤其是逆变器不具有到电源电网的N和/或PE电位的电连接的逆变器情况下。
特别地，本发明还提供优化了效率的逆变器的操作，即使输出处存在容性漏电流。
在用于驱动具有功率半导体的逆变器的功率部件组件的逆变器的操作控制中，优选地使用PWM方法，并且实际的操作控制由控制设备进行。在此背景下，该方法尤其适于-但不专用于-脉冲宽度调制型，在该脉冲宽度调制型中改进的正弦-Δ调制，尤其是具有时变偏移的正弦-Δ调制，用来产生PWM信号。在此背景下，如果偏移的幅值不恒定而是总是被选择为刚好和避免产生的PWM信号过调制需要的一样大是有利的。结果，对于线电压信号峰值电压两倍及以上的链路电压值，获得具有零幅值的偏移，因此也获得传统正弦-Δ调制。
由于，在根据本发明的方法的有利的实施方式中，链路电压影响漏电流，这可以被进而用于以简单的方式实现漏电流的控制。因此，漏电流IA优选地通过改变逆变器桥输入处处链路电压UZwKTGT设定的目标值来控制。因此，控制可以总是发生在例如当链路电压UZwK具有高于预定的第一电压限制(U1)的电压值和当链路电压UZwK具有低于可预定的第二电压限制(U2)的电压值时。
当逆变器处于满足至少一个确定条件的操作状态时，漏电流IA优选地被控制。根据特别有利的实施方式，该条件可以包括逆变器被操作在调制方法的偏移具有不等于零的值的范围内。由于被控制的漏电流在一定逆变器拓扑中只在逆变器操作在该范围内时才发生，这是尤其有利的。该范围通过链路电压值U2被限制上限并被最小链路电压值U1限制下限，U2对应于线路电压信号峰值电压的两倍，高达U1时以具有时变偏移的正弦-Δ调制的各个方法在逆变器输出信号中没有电流畸变的操作是可能的。
该条件还可以包括漏电流IA具有高于预定第一电流限制的电流值，然后漏电流IA被控制到小于或等于第二预定电流限制的电流值。
如果对第一电流限制保持下式：IA＝0，并且对第二电流限制保持下式：IA＝IMAX，这是合适的，IMAX是逆变器高于该值通过其残余电流操作保护设备被转换到安全状态的电流值。
如果漏电流的控制足够慢，使得其不响应于快速发生的故障电流(其会触发残余电流操作保护设备)，但同时，也足够快，使得发生的漏电流在残余电流操作保护设备响应于它们之前被控制，这是有利的。
如果逆变器在输入处具有DC/DC变换器(优选是升压变换器或降压变换器或组合升降压变换器)，从而在操作控制中，除了控制漏电流，最大功率点追踪也可以被执行来最大化通过光伏元件传送的功率，而不使这两个控制系统相互具有不利的影响，这也是有利的。
本发明更多的有利的实施方法将在余下的从属权利要求中详细说明。
附图说明
在下文中，本发明将通过参考附图的示例性实施方式来更详细的描述，其中：
图1示出了具有连接在PV发电机和电网之间的逆变器的系统的基本方框图；
图2示出了类似于图1的系统的基本方框图，其具有三端拓扑的逆变器；
图3a、b示出了用于解释当逆变器被具有-Δ形偏移的正弦-Δ调制驱动时，关于M*和关于PE的链路电位和交流输出电压随时间变化的图表；
图3c、d示出了用于解释当逆变器被具有正弦偏移的正弦-Δ调制驱动时，关于M*和关于PE的链路电位和交流输出电压随时间变化的图表；
图4示出了(有效)漏电流随链路电压变化的图表；
图5、7示出了用于解释控制漏电流的方法的两种可能的实施方式的流程图；
图6示出了用于控制漏电流的U/I特性；
图8示出了类似于图1的系统的基本方框图，其具有三端拓扑和输入处具有DC/DC变换器的逆变器。
具体实施方式
在下文中，图1和2用于初始地描述PV系统的配置以及示例性的、高度简化的无变压器逆变器拓扑。
在图1类型的电气装置中，包括至少一个光伏元件的光伏发电机(PV发电机)1产生直流电压，该直流电压通过电线2和3被提供给逆变器4的直流电压输入端。提供到逆变器的直流电压被逆变器转换为交流电压并且在输出处10、11、12馈送到电源电网(通过线5右侧的部件表示)中。
电容CX 6表示所谓的等价漏电容，即所有漏电容之和，漏电流可以经由它流动。地电位(PE)和电线3之间的电压UX的交流电压成分导致流经电容CX6的漏电流。
因此，电压代表流过的漏电流IA的量度。作为替换或补充，电导体2和地电位(PE)之间的电压也可以使用作为漏电流的量度。
逆变器4具有在此处没有详细示出的部件组件，例如具有功率半导体的功率部件组件和控制设备(具有驱动组件)以及另外可能的组件，例如滤波器、用户界面、各种接口、测量设备等。
图2示出了具有“三端拓扑”逆变器的PV系统。这种逆变器的示例性实施方式在例如EP2107672A2中有更详细的描述。
另外示出的电容C1和C2用于对PV发电机产生的直流电压分压并且用于形成三个电压电平。
此外，图2示出了具有部件LN1、LN2、LN3、CN1、CN2和CN3的线路滤波器，其底端连接到两个电容C1、C2和逆变器中心电压输入处之间的连接处。该连接处标为电路点M*。电路点M*和地电位(PE)之间的电压UM代表漏电流IA的量度。交流电压电网的N导体(在图2中未示)可以连接到逆变器，从而可以被用作测量目的的参考电位，尤其是也可以用作残余电流操作保护设备的参考。然而，它不是导电地连接到用于电压转换的逆变器的实际组件，因此M*的电位不受PE/N限制。
逆变器桥7包括桥电路，该桥电路包括用于将输入处的直流电流转换为输出处的交流电流的功率电子开关(例如NPC桥或BSNPC桥)。
逆变器通过脉冲宽度调制来驱动/控制，其优选地通过具有时变偏移的正弦-Δ调制来产生。图3a和b示出了，例如具有Δ形偏移的正弦-Δ调制的情况，也被称为“空间矢量调制”，图3c和d示出了具有正弦偏移的正弦-Δ调制的情况，也被称为“具有第三谐波的正弦-Δ调制”。此外，其它形式的修改的正弦-Δ调制也是可以的，尤其是允许具有小于线电压信号峰值电压两倍值的直流电压信号转换为不存在任何电流畸变的逆变器输出信号的其它形状的偏移。如果偏移的幅值不恒定而是总是被选择为刚好对于给定链路电压没有电流畸变产生所需要的一样大是有利的。
图3示出了在每种情况下关于M*电位(图3b和3d)和关于地电位PE(3a和3c)的叠加三线电压变化L1、L2和L3以及正(ZwK+)和负(ZwK-)链路电位。在此背景下，可以看出链路电路的正和负电位总是包络(envelop)三个线电压变化。
如果逆变器操作在具有时变偏移的正弦-Δ调制中，则链路电压UZwK＝(ZwK+)-(ZwK-)可以降低到图3a、b和3c、d示出的值U2以下(即，线电压信号的峰值电压
Figure BPA00001630692800061
值的两倍)。然而，在这种情况下，相对于地电位PE在输入处会有电位的波动。这些波动具有三倍的线频率，会导致漏电流(参见图4)。
虽然，原则上，在具有时变偏移的正弦-Δ调制的情况下，链路电压会低于线电压信号的峰值电压值的两倍，但是可能仅仅是幅值，从而链路电位变化总是包络线路电压变化，即链路电位可能不低于值U1，如图3a所示。因此，下式对具有偏移的调制范围内的操作成立：
U1＜UZwK＜U2
图4示出了漏电流IA与链路电压UZwK(比较图2中导体2和3之间的电压)的示例性相关性，具有漏电容CX＝850nF。向上指的箭头示出了漏电流IA随着漏电容CX增加的增加。
在所述类型逆变器操作期间，存在对于漏电流IA的限制。因此，漏电流必不上升到高于最大值IMAX，高于此值通过残余电流操作保护设备将从电网的断开。
另一方面，以最大可能效率的操作逆变器的需求需要链路电压UZWK降低到值U2以下，这进而导致漏电流IA(比较图4)。
到目前为止已经提出了将允许的漏电容限制到最大值，从而发生的漏电流不超过特定值。然而，这会导致具有太高漏电容的某些光伏元件不能与某些逆变器拓扑一起使用。也已经提出了当发生的漏电流太大时使链路电压低于线电压信号峰值电压两倍的操作无效，但是其导致效率的降低，其也可能最终暂时发生。这些选择都是不利的。
此外，漏电容在时间上不是恒定的，而是可以波动的，如由于浓度、湿度或其它影响。因此，PV系统总是需要根据最差的状况改变当前尺寸，从而防止由于漏电流太高而导致的频繁切断。
为了尽可能达到逆变器的最佳操作控制，考虑所述限制，因此提出了以这种方式控制漏电流IA，即漏电流IA不超过最大值IMAX，同时仍然通过使用合适的调制，例如具有时变偏移的正弦-Δ调制，和连续控制来保持链路电压尽可能低来达到具有最高可能效率的操作，其中漏电流作为控制品质标准。
为了该目的，链路电压UZwK被降低，例如通过改变用于链路电压控制的目标值设定UZwKTGT，只要漏电流IA不超过特定最大值IMAX。
如果漏电流IA有超过最大值IMAX的危险，通过增加目标值设定UZwKTGT增加链路电压UZwK，这会导致漏电流IA的降低。在此期间，PWM信号总是通过使用的调制方法来调整，从而对于逆变器输入处的各个链路电压，没有电流畸变发生在逆变器输出处的信号中。
图4还示出了用于链路电压UZwK的两个电压值U1和U2。U1指示链路电压UZwK的值，其例如具有时变偏移的正弦-Δ调制，需要最小的用于产生线路电压幅值来馈入。U2指示链路电压的值，低于该值时，逆变器会被操作在具有传统正弦-Δ调制的过调制中(调制指数M＞1)。
值U1和U2是由调制类型决定的，并且也由线电压决定。它们分别通过中央处理单元确定或规定。
在下文中，描述图5示出的示例性流程图。
首先，在步骤100中，为链路电压设定的目标值UZwKTGT被设定到高于或等于U2的起始值。
在步骤101中，漏电流IA的实际值被测量。
利用测量值IA，电压差ΔU通过使用图6中示例性和示意性示出的特性ΔU＝f(IA)在步骤102中被确定。测量的漏电流IA的量越大，电压差ΔU越大。图6中示出的特性的陡度规定了该量，当测量的漏电流IA改变特定量时ΔU改变该量(适用于：I1＜IA＜I2，比较图6)。
在步骤103中，新的下限U4通过增加已经确定的电压差ΔU从下限U1(其通过调制方法预设定)形成。对于电压差ΔU的上限U3(根据图6的特性中给出的)，由于U3≥U2-U1的关系，保证新的下限U4在电压上限U2达到或超过后不进一步增加，因为根据图4没有漏电流IA通过U2进一步对链路电压UZwK的电压依赖，并且因此链路电压UZwK的增加不会导致漏电流IA的任何进一步的减少。例如当基极漏电流呈现大于电流值I2时，会发生这种情况。结合图6可以看出，由于ΔU＝0，U1保持为低于电流值I1的下限，即U4＝U1。
通过步骤104中示出的估计，确定为链路电压设定的实际目标值UZwKTGT是否大于电压下限U4。如果是这种情况(“是分支”)，根据步骤105中给出的示例性计算规则减少为链路电压设定的当前目标值UZwKTGT。在该步骤中，该调整的动态范围和绝对值被控制参数k3影响，其对该计算规则来说小于一且大于零是有利的。此后，漏电流IA被再次测量，电压下限U4被再次调整，从步骤101开始。
如果步骤104中的条件没有达到(“否分支”)，即，如果为链路电压设定的实际目标值UZwKTGT低于电压下限U4或处于该限，根据步骤106中给出的示例性计算规则增加为链路电压设定的实际目标值UZwKTGT。在该步骤中，该调整的动态范围和绝对值被控制参数k4影响，其对该计算规则来说小于或等于一且大于零是有利的。此后，通过经过环路并从步骤101开始，漏电流IA被再次测量，电压下限U4被再次调整。
分别代替示例性计算规则105和106，也可以使用任何其它在控制工程领域合适的滤波函数。对于特性ΔU＝f(IA)也一样，除了图6中给出的特性，其他实现方式也可以。
此外，控制参数k3和k4不需要是恒定的，而是可以适应性地改变，例如在操作期间。
图7示例性的示出了用于实施根据本发明方法的进一步可能性，而不是图6示出的特性。
首先，在步骤200中，为链路电压设定的目标值UZwKTGT被设定到高于或等于U2的起始值。
在步骤201中，漏电流IA的实际值被测量。
如果IA的测量值低于限制IMAX，程序分支进行到分支步骤202中的步骤203(“是分支”)，并且为链路电压设定的目标值UZwK TGT根据步骤203中的示例性计算规则减少。对于这种计算规则，这种调整的动态范围和绝对值在此被控制参数k1影响，其对该计算规则来说大于零是有利的。此后，漏电流IA被再次测量，开始于步骤201，并且检查超过IMAX。
如果分支步骤202的条件没有达到(“否分支”)，即，如果漏电流IA已经达到或是超过值IMAX，为链路电压设定的目标值UZwKTGT通过步骤205中指定的示例性计算规则被增加。该调整的动态范围和绝对值在此被控制参数k2影响，其对该计算规则来说大于零是有利的。此后，通过经过开始于步骤201的环路，漏电流IA被再次测量并检查超过IMAX。
在步骤204中，进行为链路电压设定的实际目标值UZwKTGT是否低于电压上限值U2的附加的检查，如果不是，为链路电压设定的实际目标值UZwKTGT的增加在步骤205中被旁路。这防止为链路电压设定的实际目标值UZwKTGT上升超过电压限U2，根据图4，超过电压限U2，没有漏电流IA对链路电压UZwK进一步的电压依赖。因此，链路电压UZwK的增加不能产生漏电流IA的任何进一步的减少。这种情形可能发生，例如，如果基极漏电流存在大于IMAX。
分别代替示例性计算规则203和205，也可以使用任何其它在控制工程领域合适的滤波函数。并且，控制参数k1和k2不需要是恒定的，而是可以适应性地改变，例如在操作期间。
根据上面的解释，逆变器桥输入处的链路电压通过根据本发明的方法被设定到最小可能值，其在效率方面对于操作是最佳的。如此，虽然漏电流可能发生在这种类型的操作中，本发明尤其允许逆变器以在逆变器桥输入处的最小可能链路电压操作，从而优化它们的效率。这通过保持这些漏电流低于最大值来做到，通过控制过程最大值不会被超过。
在根据图2的配置中，逆变器桥7的输入处的链路电压UZwK同时也是PV发电机1的电压UDC。在这种背景下，当使用根据本发明的方法时，需要考虑到，在PV装置的情况下，通常由于所谓的“MPP追踪”具有对于发电机电压UDC进一步的要求。这种方法，通过设定特定的发电机电压，保证PV发电机操作在最大功率传送点(最大功率点，MPP)，这是本领域技术人员所知的，因此这里不需要任何进一步的详细解释。
于是，如果MPP追踪所需要的发电机电压UDC高于为链路电压设定的目标值UZwKTGT(如根据本发明的方法确定的)，MPP追踪所需要的发电机电压优选地在根据本发明的方法中被设定。然而，如果MPP追踪所需要的发电机电压UDC低于或等于为链路电压设定的目标值UZwK TGT(如根据本发明的方法确定的)，于是链路电压UZwK TGT(如根据本发明的方法确定的)鉴于漏电流IA而被设定限制。然后，该值于是通常不再等于PV发电机被操作在最大功率传送点的电压值。还需要考虑当发电机电压低于U1时操作根据图2的配置不再可能。
为了扩展逆变器4的输入电压范围，已知在逆变器桥7的上游连接附加的DC/DC变换器。图8示例性的示出了根据图1的这种系统的图示，对比于图2的实施方式，其在PV发电机的直流电压路径中增加了DC/DC变换器9。DC/DC变换器9可以构造为升压或降压变换器或者也可以是组合的升降压变换器。当使用一定的DC/DC变换器9时，尤其是那些在输入和输出之间不具有任何电隔离的那些DC/DC变换器9时，漏电流以和根据图2的配置相同的方式发生在根据图8的配置中。作为根据本发明的这种方法的结果，也可以用于根据图8的配置中。
例如，当在根据图8的配置中使用升压变换器作为DC/DC变换器9时，与根据图2的配置不同，在发电机电压UDC处操作系统是可能的，当使用传统的正弦-Δ调整时，UDC可低于U2，并且当使用改进的正弦-Δ调制时，例如具有时变偏移的正弦-Δ调制时，UDC可低于U1。结合根据本发明的方法，根据图8的配置也证明了特别的有利，因为当MPP追踪所需要的发电机电压UDC小于或等于为链路电压设定的目标值UZwKTGT的情况下(如根据本发明的方法确定的)现在两个电压值都可以相互独立地设定到它们的最佳值。如此，可以控制漏电流连同最大功率点追踪，使这两种控制方法不以不利的方式相互影响。当MPP追踪所需要的发电机电压UDC高于为链路电压设定的目标值UZwKTGT的情况下，(如根据本发明的方法确定的)，在根据图8的具有升压变压器作为DC/DC变换器的配置中，MPP追踪所需要的发电机电压也在根据本发明的方法中被优选地设定。
使用的公式和参考符号概述
Figure BPA00001630692800121

Claims (15)

1.一种用于逆变器(4)的操作控制的方法，所述逆变器设计为用于DC/AC电压变换，具有至少一个直流电压输入并且可以经由至少一个交流电压输出(10、11、12)连接到电源电网，所述逆变器参与和所述电网的功率流相互作用，使得在所述逆变器的操作期间，漏电流IA可以发生，其特征在于，所述漏电流IA被控制。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过改变为所述逆变器(4)的链路的链路电压设定的目标值UZwKTGT来控制所述漏电流IA。
3.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在用于驱动具有功率半导体的所述逆变器的功率元件组件的所述逆变器(4)的操作控制期间，使用脉冲宽度调制方法，并且其特征在于，所述操作控制通过控制设备执行。
4.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述逆变器(4)的脉冲宽度调制信号通过改进的正弦-Δ调制产生。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述逆变器(4)的脉冲宽度调制信号通过具有时变偏移的正弦-Δ调制产生。
6.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法用于无变压器逆变器(4)的操作控制。
7.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述逆变器(4)的一个或多个直流电压输入具有或不具有与所述电源电网的N和/或PE电位的电连接。
8.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，以所述逆变器(4)的至少一种条件被满足的操作状态控制所述漏电流IA。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述至少一种条件包括逆变器桥(7)的输入处的链路电压UZwK小于线电压信号的峰值电压
Figure FPA00001630692700011
的两倍。
10.如权利要求8和9中任一权利要求所述的方法，其特征在于，当所述链路电压UZwK具有大于可预先确定的第一电压限制(U2)的电压值和当所述链路电压UZwK具有小于可预先确定的第二电压限制(U2)的电压值时，所述至少一种条件被满足。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述漏电流IA具有大于可预先确定的第一电流限制的电流值时，所述至少一种条件被满足，所述漏电流IA然后被控制到小于或等于可预先确定的第二电流限制的电流值。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，对所述第一电流限制下式成立：IA＝0，并且其特征在于，对所述第二电流限制下式成立：IA＝IMAX，高于电流值IMAX所述逆变器通过其残余电流操作保护设备被转换到安全状态。
13.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在确定为链路电压设定的目标值的变化的过程中，预定的特性被评估。
14.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在输入处具有DC/DC变换器(9)的逆变器被用作所述逆变器(4)。
15.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在操作控制中，除了控制所述漏电流以外，也执行最大功率点追踪，以便最大化由PV发电机传送的功率。
CN201180017251.5A 2010-04-07 2011-04-06 逆变器系统中漏电流控制方法 Active CN102918756B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10159233.5 2010-04-07
EP10159233.5A EP2375552B1 (de) 2010-04-07 2010-04-07 Verfahren zur Betriebsführung eines Wechselrichters
PCT/EP2011/055343 WO2011124605A2 (en) 2010-04-07 2011-04-06 Method for the operational control of an inverter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102918756A true CN102918756A (zh) 2013-02-06
CN102918756B CN102918756B (zh) 2016-06-08

Family

ID=42734587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180017251.5A Active CN102918756B (zh) 2010-04-07 2011-04-06 逆变器系统中漏电流控制方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9450512B2 (zh)
EP (1) EP2375552B1 (zh)
JP (1) JP5821087B2 (zh)
KR (1) KR20130050935A (zh)
CN (1) CN102918756B (zh)
AU (1) AU2011237866B2 (zh)
CA (1) CA2791293A1 (zh)
ES (1) ES2696985T3 (zh)
WO (1) WO2011124605A2 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105247776A (zh) * 2013-06-04 2016-01-13 华为技术有限公司 基于多状态开关单元的五电平光伏逆变器
CN105720804A (zh) * 2014-12-19 2016-06-29 Abb技术有限公司 用于使多相电力转换器的共模电流的谐振分量衰减的方法

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8885373B1 (en) * 2012-03-07 2014-11-11 Power-One Italy S.pA. Earth leakage current control for a multi-level grounded inverter
US9413268B2 (en) * 2012-05-10 2016-08-09 Futurewei Technologies, Inc. Multilevel inverter device and method
ES2718807T3 (es) 2012-06-07 2019-07-04 Abb Research Ltd Procedimiento de amortiguación de secuencia cero y equilibrado de tensión en un convertidor de tres niveles con condensadores de enlace de CC divididos y filtro LCL virtualmente conectado a tierra
CN103825474B (zh) * 2012-11-16 2016-08-31 台达电子工业股份有限公司 低共模噪声的电源变换装置及其应用系统
CN103023364B (zh) * 2012-11-26 2015-01-21 华为技术有限公司 一种光伏逆变器漏电流调节抑制方法及装置
ES2730851T3 (es) * 2013-05-08 2019-11-13 Abb Schweiz Ag Disposición de conmutación para inversor, e inversor
EP2874303B1 (en) * 2013-11-15 2019-01-02 Mitsubishi Electric R & D Centre Europe B.V. DC/AC inverter
DE102013113000A1 (de) 2013-11-25 2015-05-28 Sma Solar Technology Ag Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters und Wechselrichter mit einem Schalter zwischen einem Mittelpunkt eines Gleichspannungszwischenkreises und einem Anschluss für einen Nullleiter eines Wechselstromnetzes
KR101627307B1 (ko) 2014-05-13 2016-06-07 아주대학교산학협력단 누설전류로 인한 스위치 파괴를 방지한 3-레벨 ｎｐｃ 인버터
CN104158429B (zh) * 2014-08-27 2017-04-19 阳光电源股份有限公司 三电平光伏逆变器脉宽调制方法和调制器
TWI547088B (zh) * 2015-01-29 2016-08-21 台達電子工業股份有限公司 直流交流轉換裝置及其操作方法
DE102015111804B3 (de) * 2015-07-21 2016-12-15 Sma Solar Technology Ag Verfahren zum betrieb eines wechselrichters und wechselrichter, sowie photovoltaikanlage
CA3001121C (en) * 2015-11-06 2021-01-12 Satoshi Ogasawara Power conversion device
TWI613884B (zh) * 2016-08-10 2018-02-01 賴炎生 直流交流變頻器
DE102016115295A1 (de) 2016-08-17 2018-02-22 Sma Solar Technology Ag Trennvorrichtung für einen photovoltaischen String
DE102016116630A1 (de) 2016-09-06 2018-03-08 Sma Solar Technology Ag Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters und Wechselrichter
US10665595B2 (en) * 2017-08-30 2020-05-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Metal isolation testing in the context of memory cells
DE102017129083A1 (de) * 2017-12-06 2019-06-06 Sma Solar Technology Ag Fehlabschaltsicheres Betriebsverfahren für eine dezentrale Energieerzeugungsanlage
CN108254675A (zh) * 2018-03-14 2018-07-06 奥克斯空调股份有限公司 Pfc电路故障检测装置、方法及变频空调
US10976762B2 (en) * 2018-10-26 2021-04-13 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Control of an electrical power system responsive to sensing a ground fault
EP3886305A1 (de) 2020-03-24 2021-09-29 FRONIUS INTERNATIONAL GmbH Verfahren zum betreiben eines wechselrichters und wechselrichter zur durchführung des verfahrens
CN116073396B (zh) * 2023-03-28 2023-06-16 湖南大学 面向配电网安全优质供电的异质模块混合拓扑方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1375902A (zh) * 2001-02-26 2002-10-23 佳能株式会社 逆变器、供电系统和减小供电系统中的漏电流的方法
CN1669208A (zh) * 2002-07-15 2005-09-14 皇家飞利浦电子股份有限公司 逆变器
EP1641111A2 (en) * 2004-09-28 2006-03-29 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus to reduce common mode voltages applied to a load by a drive

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2658493B2 (ja) 1990-04-27 1997-09-30 日立電線株式会社 エピタキシャル層と基板の分離方法
JPH0410536U (zh) * 1990-05-14 1992-01-29
DE19641707A1 (de) 1996-10-10 1998-04-16 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von 1,4-Butandiol durch katalytische Hydrierung von 1,4-Butindiol
JP3363354B2 (ja) * 1997-08-13 2003-01-08 松下電工株式会社 太陽光発電システム
JP5045137B2 (ja) * 2006-03-31 2012-10-10 株式会社富士通ゼネラル 電力変換装置
JP5093452B2 (ja) * 2007-03-07 2012-12-12 学校法人同志社 電力変換機器に適用されるコモンモード漏れ電流抑制回路
JP5345148B2 (ja) * 2007-10-10 2013-11-20 シャフナー・エーエムファウ・アクチェンゲゼルシャフト Ｅｍｃフィルタ
EP2107672A1 (de) 2008-03-31 2009-10-07 SMA Solar Technology AG Dreiphasiger Wechselrichter ohne Verbindung zwischen dem Neutralleiter des Netzes und dem Mittelpunkt des Zwischenkreises
US7768155B2 (en) * 2008-10-10 2010-08-03 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for improved burst mode during power conversion
CH700210A1 (de) * 2009-01-08 2010-07-15 Arthur Buechel Vorrichtung für Photovoltaikkraftwerke zur Einstellung des elektrischen Potentials an Photovoltaikgeneratoren.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1375902A (zh) * 2001-02-26 2002-10-23 佳能株式会社 逆变器、供电系统和减小供电系统中的漏电流的方法
CN1669208A (zh) * 2002-07-15 2005-09-14 皇家飞利浦电子股份有限公司 逆变器
EP1641111A2 (en) * 2004-09-28 2006-03-29 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus to reduce common mode voltages applied to a load by a drive

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ALEXANDER L. JULIAN等: "Elimination of Common-Mode Voltage in Three-Phase Sinusoidal Power Converters", 《IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS》, vol. 14, no. 5, 30 September 1999 (1999-09-30), XP011043341 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105247776A (zh) * 2013-06-04 2016-01-13 华为技术有限公司 基于多状态开关单元的五电平光伏逆变器
US9680395B2 (en) 2013-06-04 2017-06-13 Huawei Technologies Co., Ltd. Five-level PV inverter based on a multi-state switching cell
CN105247776B (zh) * 2013-06-04 2018-09-07 华为技术有限公司 基于多状态开关单元的五电平光伏逆变器
CN105720804A (zh) * 2014-12-19 2016-06-29 Abb技术有限公司 用于使多相电力转换器的共模电流的谐振分量衰减的方法
CN105720804B (zh) * 2014-12-19 2018-06-22 Abb瑞士股份有限公司 用于使多相电力转换器的共模电流的谐振分量衰减的方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011124605A3 (en) 2012-03-15
AU2011237866A1 (en) 2012-09-06
JP5821087B2 (ja) 2015-11-24
JP2013524758A (ja) 2013-06-17
US20130099571A1 (en) 2013-04-25
ES2696985T3 (es) 2019-01-21
WO2011124605A2 (en) 2011-10-13
US9450512B2 (en) 2016-09-20
CA2791293A1 (en) 2011-10-13
AU2011237866B2 (en) 2015-06-18
EP2375552B1 (de) 2018-08-22
CN102918756B (zh) 2016-06-08
EP2375552A1 (de) 2011-10-12
KR20130050935A (ko) 2013-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102918756A (zh) 逆变器系统中漏电流控制方法
US11275398B2 (en) DC microgrid for interconnecting distributed electricity generation, loads, and storage
US9998033B2 (en) Stacked voltage source inverter with separate DC sources
EP2790312B1 (en) Power decoupling controller and method for power conversion system
US9413269B2 (en) Circuits and methods for photovoltaic inverters
US9866144B2 (en) Three port converter with dual independent maximum power point tracking and dual operating modes
US20110103117A1 (en) Grid interconnection inverter and grid interconnection device
KR101248593B1 (ko) 무효전력 보상 기능의 태양광 발전시스템 및 그 운용 방법
Modi et al. A maximum correntropy criteria based adaptive algorithm for an improved power quality SPV system
JP2012113495A (ja) 太陽光発電システムの出力制御方法
KR101281079B1 (ko) 전력 품질이 개선된 태양광 발전시스템 및 그 운용 방법
KR100923331B1 (ko) 가변 승압비를 갖는 고주파 트랜스를 이용한 계통 연계형인버터 시스템
EP3140903A1 (en) Configurable inverter apparatus, photovoltaic system comprising such an inverter apparatus
CN113258801B (zh) 直流取电装置、系统及风力发电机组的启动控制系统
KR101226104B1 (ko) 직류 계통연계용 태양광 피씨에스의 전력 시스템
Malad et al. Simulation of a buck-boost single phase voltage source inverter for distribution generation systems
KR20100102002A (ko) 태양광 발전 제어 장치
KR20100133793A (ko) 태양광 모듈의 병렬운전 제어방법
WO2013078633A1 (en) Power converter system, control system, and methods of operating power converter system
Benzazah et al. A robust control and design of generator-side converter for a multi-megawatt hydraulic energy conversion system
JP2015046974A (ja) 電力変換装置及び電力変換方法
Elserougi et al. A simple active-power control technique for grid-connected three-phase inverters at unity power factor
Amirahmadi et al. Light load efficiency improvement of solar farms three-phase two-stage module integrated converter

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant