CN108494003A - 一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法 - Google Patents

一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法 Download PDF

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Abstract

一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法，属于光伏并网系统漏电流抑制领域。解决了现有并网逆变器系统漏电流的存在，影响并网逆变器系统整体效率的问题。本发明方法包括两种控制方式，其一、对逆变器输出的正半周期交流电进行控制；其二、对逆变器输出的负半周期交流电进行控制；通过两种控制方式对逆变器输出交流电进行控制，实现对光伏并网系统漏电流的抑制。本发明主要用于对光伏并网系统漏电流进行抑制。

Description

一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法
技术领域
本发明属于光伏并网系统漏电流抑制领域。
背景技术
近年来，光伏并网发电方式发展较快，呈逐年递增趋势，光伏发电具有污染少、可靠性高、能源利用效率高、安装地点灵活等多方面优点，可以有效地解决传统电网许多潜在问题。然而，光伏阵列系统发出的直流电无法直接供给交流负荷，须通过逆变器接口进行并网，因此，逆变器在光伏并网系统中起着至关重要的作用。
无论是早期的在并网逆变器系统中输出端安装工频隔离变压器，还是现有技术中提出的在逆变器的直流侧加入高频变压器，都使得系统存在着种种不足，因此，无工频隔离变压器的并网逆变器系统成为目前研究的热点。
由于此光伏并网系统与大地之间存在着寄生电容，在寄生电容两端会产生共模电压，由此形成共模漏电流，此电流不但会引起并网电流产生畸变、电磁干扰等问题，还可能对人身安全构成威胁，德国VDE-0126-1-1标准规定，漏电流高于300mA时光伏并网系统必须在0.3s内从电网中切除。因此，对并网逆变器系统共模漏电流的抑制亟需解决，特别是光伏并网系统共模漏电流的抑制问题。
发明内容
本发明是为了解决现有并网逆变器系统漏电流的存在，引起并网电流产生畸变和电磁干扰问题，本发明提供了一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法。
一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法，所述光伏并网系统包括光伏阵列、逆变器、功率开关管S5、电容C1、电容C2、电感L1和电感L2；
逆变器包括功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3和功率开关管S4；光伏阵列的正电压输出端与电容C1的一端和功率开关管S5的正极同时连接；功率开关管S5的负极与逆变器直流侧正极输入端连接；
光伏阵列的负电压输出端与电容C2的一端、电容C1的另一端和逆变器直流侧负极输入端同时连接，电容C2的另一端接电源地；
光伏阵列的输出电压为Uin；
电感L1的一端与功率开关管S3的负极连接，电感L1的另一端作为接入电网的一个输入端；
电感L2的一端与功率开关管S4的负极连接，电感L2的另一端作为接入电网的另一个输入端；
漏电流的抑制方法包括如下过程：
(一)对逆变器输出的正半周期交流电的控制方式为：功率开关管S3始终保持导通，功率开关管S2和功率开关管S5的控制信号输入端根据接收的控制信号，控制其自身的导通或关断；
当功率开关管S3、功率开关管S2和功率开关管S5同时导通时，功率开关管S1两端的电压UAN等于光伏阵列的输出电压Uin，功率开关管S2两端的电压UBN为0，此时，电容C2两端的共模电压为Uin/2，从而实现对光伏并网系统漏电流的抑制；
当功率开关管S2和功率开关管S5关断时，流经功率开关管S3和功率开关管S4的电流经功率开关管S3和功率开关管S4中的反并联二极管续流后，功率开关管S1两端的电压UAN和功率开关管S2两端的电压UBN均为Uin/2，此时，电容C2两端的共模电压为Uin/2；从而实现对光伏并网系统漏电流的抑制；
(二)对逆变器输出的负半周期交流电的控制方式为：功率开关管S4始终保持导通，功率开关管S1和功率开关管S5的控制信号输入端根据接收的控制信号，控制其自身的导通或关断；
当功率开关管S1、功率开关管S4和功率开关管S5同时导通时，功率开关管S1两端的电压UAN为0，功率开关管S2两端的电压UBN等于光伏阵列的输出电压Uin，此时，电容C2两端的共模电压为Uin/2，从而实现对光伏并网系统漏电流的抑制；
当功率开关管S1和功率开关管S5关断时，流经功率开关管S3和功率开关管S4的电流经功率开关管S3和功率开关管S4中的的反并联二极管续流后，功率开关管S1两端的电压UAN和功率开关管S2两端的电压UBN均为Uin/2，此时，电容C2两端的共模电压为Uin/2；从而实现对光伏并网系统漏电流的抑制。
优选的是，功率开关管S1为MOS型开关管。
优选的是，功率开关管S2为MOS型开关管。
优选的是，功率开关管S3为IGBT管。
优选的是，功率开关管S4为IGBT管。
优选的是，功率开关管S5为MOS型开关管。
本发明带来的有益效果是，本发明所述的一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法，可实现对光伏并网系统漏电流的抑制，使光伏并网系统的整体效率提高了30％以上。
附图说明
图1为本发明所述光伏并网系统的结构示意图；其中，Uout为输入电网的交流电；
图2为图1所示系统的正半周期工作原理图；其中，图2(a)表示当功率开关管S2和功率开关管S5同时导通时，光伏并网系统输出的正半周期交流电的电流流向图，图2(b)表示当功率开关管S2和功率开关管S5同时关断时，光伏并网系统输出的正半周期交流电的电流流向图；
图3为图1所示系统的负半周期工作原理图；其中，图3(a)表示当功率开关管S1和功率开关管S5同时导通时，光伏并网系统输出的负半周期交流电的电流流向图，图3(b)表示当功率开关管S1和功率开关管S5同时关断时，光伏并网系统输出的负半周期交流电的电流流向图。
图4为验证试验中，光伏并网系统的共模电流的波形图；
图5为光伏并网系统输出至电网的电流波形图；
图6为光伏并网系统输出至电网的电流的总谐波畸变率的波形图。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法，所述光伏并网系统包括光伏阵列、逆变器、功率开关管S5、电容C1、电容C2、电感L1和电感L2；
逆变器包括功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3和功率开关管S4；
光伏阵列的正电压输出端与电容C1的一端和功率开关管S5的正极同时连接；功率开关管S5的负极与逆变器直流侧正极输入端连接；
光伏阵列的负电压输出端与电容C2的一端、电容C1的另一端和逆变器直流侧负极输入端同时连接，电容C2的另一端接电源地；
光伏阵列的输出电压为Uin；
电感L1的一端与功率开关管S3的负极连接，电感L1的另一端作为接入电网的一个输入端；
电感L2的一端与功率开关管S4的负极连接，电感L2的另一端作为接入电网的另一个输入端；
漏电流的抑制方法包括如下过程：
(一)对逆变器输出的正半周期交流电的控制方式为：功率开关管S3始终保持导通，功率开关管S2和功率开关管S5的控制信号输入端根据接收的控制信号，控制其自身的导通或关断；
当功率开关管S3、功率开关管S2和功率开关管S5同时导通时，功率开关管S1两端的电压UAN等于光伏阵列的输出电压Uin，功率开关管S2两端的电压UBN为0，此时，电容C2两端的共模电压为Uin/2，从而实现对光伏并网系统漏电流的抑制；
当功率开关管S2和功率开关管S5关断时，流经功率开关管S3和功率开关管S4的电流经功率开关管S3和功率开关管S4中的反并联二极管续流后，功率开关管S1两端的电压UAN和功率开关管S2两端的电压UBN均为Uin/2，此时，电容C2两端的共模电压为Uin/2；从而实现对光伏并网系统漏电流的抑制；
(二)对逆变器输出的负半周期交流电的控制方式为：功率开关管S4始终保持导通，功率开关管S1和功率开关管S5的控制信号输入端根据接收的控制信号，控制其自身的导通或关断；
当功率开关管S1、功率开关管S4和功率开关管S5同时导通时，功率开关管S1两端的电压UAN为0，功率开关管S2两端的电压UBN等于光伏阵列的输出电压Uin，此时，电容C2两端的共模电压为Uin/2，从而实现对光伏并网系统漏电流的抑制；
当功率开关管S1和功率开关管S5关断时，流经功率开关管S3和功率开关管S4的电流经功率开关管S3和功率开关管S4中的的反并联二极管续流后，功率开关管S1两端的电压UAN和功率开关管S2两端的电压UBN均为Uin/2，此时，电容C2两端的共模电压为Uin/2；从而实现对光伏并网系统漏电流的抑制。
本实施方式中，逆变器包括功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3和功率开关管S4；其中，功率开关管S3和功率开关管S4作为逆变器的上桥臂，功率开关管S1和功率开关管S2作为逆变器的下桥臂，且功率开关管S3的负极与功率开关管S1的正极连接，功率开关管S4的负极与功率开关管S2的正极连接。
采用本发明方法对光伏并网系统进行验证试验，具体参见图4至图6，由此可知，本发明所述的一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法，可实现对光伏并网系统漏电流的抑制，使光伏并网系统的整体效率提高了30％以上。
具体实施方式二：参见图1至图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法的区别在于，功率开关管S1为MOS型开关管。
具体实施方式三：参见图1至图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二所述的一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法的区别在于，功率开关管S2为MOS型开关管。
具体实施方式四：参见图1至图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式三所述的一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法的区别在于，功率开关管S3为IGBT管。
具体实施方式五：参见图1至图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式四所述的一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法的区别在于，功率开关管S4为IGBT管。
具体实施方式六：参见图1至图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式五所述的一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法的区别在于，功率开关管S5为MOS型开关管。

Claims (6)

1.一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法，所述光伏并网系统包括光伏阵列、逆变器、功率开关管S5、电容C1、电容C2、电感L1和电感L2；
逆变器包括功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3和功率开关管S4；光伏阵列的正电压输出端与电容C1的一端和功率开关管S5的正极同时连接；功率开关管S5的负极与逆变器直流侧正极输入端连接；
光伏阵列的负电压输出端与电容C2的一端、电容C1的另一端和逆变器直流侧负极输入端同时连接，电容C2的另一端接电源地；
光伏阵列的输出电压为Uin；
电感L1的一端与功率开关管S3的负极连接，电感L1的另一端作为接入电网的一个输入端；
电感L2的一端与功率开关管S4的负极连接，电感L2的另一端作为接入电网的另一个输入端；
其特征在于，漏电流的抑制方法包括如下过程：
(一)对逆变器输出的正半周期交流电的控制方式为：功率开关管S3始终保持导通，功率开关管S2和功率开关管S5的控制信号输入端根据接收的控制信号，控制其自身的导通或关断；
当功率开关管S3、功率开关管S2和功率开关管S5同时导通时，功率开关管S1两端的电压UAN等于光伏阵列的输出电压Uin，功率开关管S2两端的电压UBN为0，此时，电容C2两端的共模电压为Uin/2，从而实现对光伏并网系统漏电流的抑制；
当功率开关管S2和功率开关管S5关断时，流经功率开关管S3和功率开关管S4的电流经功率开关管S3和功率开关管S4中的反并联二极管续流后，功率开关管S1两端的电压UAN和功率开关管S2两端的电压UBN均为Uin/2，此时，电容C2两端的共模电压为Uin/2；从而实现对光伏并网系统漏电流的抑制；
(二)对逆变器输出的负半周期交流电的控制方式为：功率开关管S4始终保持导通，功率开关管S1和功率开关管S5的控制信号输入端根据接收的控制信号，控制其自身的导通或关断；
当功率开关管S1、功率开关管S4和功率开关管S5同时导通时，功率开关管S1两端的电压UAN为0，功率开关管S2两端的电压UBN等于光伏阵列的输出电压Uin，此时，电容C2两端的共模电压为Uin/2，从而实现对光伏并网系统漏电流的抑制；
当功率开关管S1和功率开关管S5关断时，流经功率开关管S3和功率开关管S4的电流经功率开关管S3和功率开关管S4中的的反并联二极管续流后，功率开关管S1两端的电压UAN和功率开关管S2两端的电压UBN均为Uin/2，此时，电容C2两端的共模电压为Uin/2；从而实现对光伏并网系统漏电流的抑制。
2.根据权利要求1所述的一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法，其特征在于，功率开关管S1为MOS型开关管。
3.根据权利要求2所述的一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法，其特征在于，功率开关管S2为MOS型开关管。
4.根据权利要求3所述的一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法，其特征在于，功率开关管S3为IGBT管。
5.根据权利要求4所述的一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法，其特征在于，功率开关管S4为IGBT管。
6.根据权利要求5所述的一种抑制光伏并网系统漏电流的抑制方法，其特征在于，功率开关管S5为MOS型开关管。
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