CN104201920A - 共模回路、三相逆变器及光伏发电系统 - Google Patents

共模回路、三相逆变器及光伏发电系统 Download PDF

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邹海晏
梅晓东
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Abstract

本发明提供了一种共模回路、三相逆变器及光伏发电系统，所述共模回路包括：阻尼电阻和所述共模回路所属三相逆变器的各相输出端的滤波电抗各自连接的第一电容，其中，各个第一电容各自串联一个所述阻尼电阻或所有第一电容的公共端串联一个所述阻尼电阻；与所述阻尼电阻并联的第一电感。在本发明中，在共模回路中增加阻尼电阻后，能够有效衰减共模电压，提高了抑制效果，且改善了共模回路的谐振现象。进一步的，阻尼电阻在并联第一电感后，部分共模环流通过第一电感流入直流母线，第一电感起到分流的作用，减少了流过阻尼电阻的电流，从而降低了阻尼电阻的功率损耗，改善了三相逆变器的运行效率。

Description

共模回路、三相逆变器及光伏发电系统
技术领域
本申请涉及电力领域，特别涉及一种共模回路、三相逆变器及光伏发电系统。
背景技术
目前的三相逆变器的共模回路通常为图1所示的电路拓扑图中的共模回路部分，图1示出了现有技术中三相逆变器的共模回路的一种电路拓扑图。
图1示出的共模回路部分中，在逆变器每一相差模滤波电抗16后面接一个滤波电容18，三相滤波电容18的公共端直接连接到直流侧母线电容中点，以促使共模电流在装置内部循环流动，抑制共模电流流出机器。
但图1示出的整个共模回路中，仅仅存在电抗和电容两个无阻尼器件，不能有效的衰减共模电压，抑制效果不理想，并且由于共模回路中没有阻尼，系统并网电流很容易产生谐振现象。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种共模回路、三相逆变器及光伏发电系统，以达到降低阻尼电阻的功率损耗，改善三相逆变器的运行效率的目的，技术方案如下：
一种共模回路，包括：
阻尼电阻和所述共模回路所属三相逆变器的各相输出端的滤波电抗各自连接的第一电容，其中，各个第一电容各自串联一个所述阻尼电阻或所有第一电容的公共端串联一个所述阻尼电阻；
与所述阻尼电阻并联的第一电感。
优选的，还包括：
与所述第一电感并联且与所述阻尼电阻并联的谐振电路。
优选的，所述谐振电路包括：
第二电感和第二电容；
其中，所述第二电感和所述第二电容串联。
一种三相逆变器，包括：如上述任意一项所述的共模回路。
优选的，所述三相逆变器为两电平全桥拓扑结构的三相逆变器。
优选的，所述三相逆变器为三相“T”字型三电平拓扑结构的三相逆变器。
优选的，所述三相逆变器为三相“1”字型三电平拓扑结构的三相逆变器。
一种光伏发电系统，包括直流输出装置和如上述任意一项所述的三相逆变器。
优选的，所述直流输出装置包括：
一个光伏组件。
优选的，所述直流输出装置包括：
多个光伏组件；
其中，多个光伏组件串联或多个光伏组件并联。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
在本申请中，提供一种共模回路，阻尼电阻和所述共模回路所属三相逆变器的各相输出端的滤波电抗各自连接的第一电容，其中，各个第一电容各自串联一个所述阻尼电阻或所有第一电容的公共端串联一个所述阻尼电阻；与所述阻尼电阻并联的第一电感。
在共模回路中增加阻尼电阻后，能够有效衰减共模电压，提高了抑制效果，且改善了共模回路的谐振现象。
进一步的，阻尼电阻在并联第一电感后，部分共模环流通过第一电感流入直流母线，第一电感起到分流的作用，减少了流过阻尼电阻的电流，从而降低了阻尼电阻的功率损耗，改善了三相逆变器的运行效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中三相逆变器的共模回路的一种电路拓扑图；
图2是本申请提供的共模回路的一种电路拓扑图；
图3是本申请提供的共模回路的另一种电路拓扑图；
图4是本申请提供的共模回路的再一种电路拓扑图；
图5是本申请提供的共模回路的再一种电路拓扑图；
图6是本申请提供的共模回路的再一种电路拓扑图；
图7是本申请提供的共模回路的再一种电路拓扑图；
图8是本申请提供的三相逆变器的一种结构拓扑图；
图9是本申请提供的三相逆变器的另一种结构拓扑图；
图10是本申请提供的三相逆变器的再一种结构拓扑图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本方案提供的共模回路对现有技术中的共模回路进行了改进，具体的改进为在现有技术中共模回路的基础上，增加了阻尼电阻，及与阻尼电阻并联的电感。
而现有技术中共模回路的具体电路拓扑图可以参见图1。
改进后的共模回路包括阻尼电阻R0和所述共模回路所属三相逆变器的各相输出端的滤波电抗各自连接的第一电容C1，其中，各个第一电容C1各自串联一个所述阻尼电阻R0或所有第一电容C1的公共端串联一个所述阻尼电阻R0；与所述阻尼电阻R0并联的第一电感L0。也就是，本方案提供的共模回路包括所述共模回路所属三相逆变器的各相输出端的滤波电抗各自连接的第一电容C1和所有第一电容C1的公共端串联的阻尼电阻R0，与所述阻尼电阻R0并联的第一电感L0；或，本方案提供的共模回路包括：所述共模回路所属三相逆变器的各相输出端的滤波电抗各自连接的第一电容C1和各个第一电容C1各自串联的阻尼电阻R0，各个阻尼电阻R0各自并联的第一电感L0。
在本申请中，提供一种共模回路，阻尼电阻和所述共模回路所属三相逆变器的各相输出端的滤波电抗各自连接的第一电容，其中，各个第一电容各自串联一个所述阻尼电阻或所有第一电容的公共端串联一个所述阻尼电阻；与所述阻尼电阻并联的第一电感。
在共模回路中增加阻尼电阻后，能够有效衰减共模电压，提高了抑制效果，且改善了共模回路的谐振现象。
进一步的，阻尼电阻在并联第一电感后，部分共模环流通过第一电感流入直流母线，第一电感起到分流的作用，减少了流过阻尼电阻的电流，从而降低了阻尼电阻的功率损耗，改善了三相逆变器的运行效率。
具体的，与阻尼电阻R0并联的第一电感L0可以分流共模回路中的低频共模电流，从而达到减小阻尼电阻R0功率损耗的目的。
当前的三相逆变器，为了增加直流则电压利用率,拓宽MPPT(最大功率追踪，maximum power point track)电压的运行范围，多采用矢量调制算法或者三次谐波注入方式的载波调制法，导致共模回路中都会存在一个较大的三次谐波电压，这个三次共模电压会在中点回路中产生环流。为了减小环流在阻尼电阻R0上的损耗，并入第一电感L0，让低次谐波电流通过第一电感L0进入三相逆变器的直流侧母线中点，从而让阻尼电阻R0只流过开关纹波电流以及共模回路的谐振电流。
本方案提供的共模回路的具体电路拓扑图请分别参见图2和图3。
图2示出的共模回路，共模回路所属三相逆变器的各相输出端的滤波电抗L各自连接一个第一电容C1，阻尼电阻R0与三个第一电容C1的公共端串联，阻尼电阻R0与第一电感L0并联。具体的，阻尼电阻R0的第一端与三个第一电容C1的公共端相连，阻尼电阻R0的第二端与所述共模回路所属三相逆变器的直流侧母线中点相连。
图3示出的共模回路，共模回路所属三相逆变器的各相输出端的滤波电抗L各自连接一个阻尼电阻R0和一个第一电容C1，且阻尼电阻R0与第一电容C1串联，各相输出端的滤波电抗L各自连接的第一电容C1分别与共模回路所属三相逆变器的直流侧母线中点相连，各相输出端的滤波电抗L各自连接的阻尼电阻R0分别并联一个第一电感L0。
本方案提供的共模回路在增加了第一电感L0的基础上还可以包括：与第一电感L0并联且与所述阻尼电阻R0并联的谐振电路，如图4所示或如图5所示。
本方案增加的谐振电路的谐振点设计为共模环流中开关频率部分，使共模环流中开关纹波电流通过谐振电路，进一步减少流过阻尼电阻R0的电流，从而进一步降低阻尼电阻R0的功率损耗。
在本方案中，谐振电路具体可以包括第二电感Lr和第二电容Cr，其中，第二电感Lr和第二电容Cr串联，如图6所示或如图7所示。
本方案还提供了一种三相逆变器，包括本方案中上述所述的共模回路。
在本方案中，提供的三相逆变器具体可以但不局限于为两电平全桥拓扑结构的三相逆变器，拓扑结构如图8所示。
在本方案中，提供的三相逆变器具体可以但不局限于为三相“T”字型三电平拓扑结构的三相逆变器，拓扑结构如图9所示。
在本方案中，提供的三相逆变器具体可以但不局限于为三相“1”字型三电平拓扑结构的三相逆变器，拓扑结构如图10所示。
本方案还提供了一种光伏发电系统，包括直流输出装置和本方案中上述所述的三相逆变器。
其中，光伏发电系统中的直流输出装置可以但不局限于为一个光伏组件。
当然，光伏发电系统中的直流输出装置可以但不局限于为多个光伏组件；
其中，多个光伏组件串联或多个光伏组件并联。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (10)

1.一种共模回路，其特征在于，包括：
阻尼电阻和所述共模回路所属三相逆变器的各相输出端的滤波电抗各自连接的第一电容，其中，各个第一电容各自串联一个所述阻尼电阻或所有第一电容的公共端串联一个所述阻尼电阻；
与所述阻尼电阻并联的第一电感。
2.根据权利要求1所述的共模回路，其特征在于，还包括：
与所述第一电感并联且与所述阻尼电阻并联的谐振电路。
3.根据权利要求2所述的共模回路，其特征在于，所述谐振电路包括：
第二电感和第二电容；
其中，所述第二电感和所述第二电容串联。
4.一种三相逆变器，其特征在于，包括：如权利要求1-3任意一项所述的共模回路。
5.根据权利要求4所述的三相逆变器，其特征在于，所述三相逆变器为两电平全桥拓扑结构的三相逆变器。
6.根据权利要求4所述的三相逆变器，其特征在于，所述三相逆变器为三相“T”字型三电平拓扑结构的三相逆变器。
7.根据权利要求4所述的三相逆变器，其特征在于，所述三相逆变器为三相“1”字型三电平拓扑结构的三相逆变器。
8.一种光伏发电系统，其特征在于，包括直流输出装置和如权利要求4-7任意一项所述的三相逆变器。
9.根据权利要求8所述的光伏发电系统，其特征在于，所述直流输出装置包括：
一个光伏组件。
10.根据权利要求8所述的光伏发电系统，其特征在于，所述直流输出装置包括：
多个光伏组件；
其中，多个光伏组件串联或多个光伏组件并联。
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