CN113965161A - 逆变器共模电流控制器 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种逆变器的共模电流控制器。该共模电流控制器包括开关和矫正阻抗;其中,矫正阻抗一端接地,另一端与开关一端连接;开关的另一端与直流母线电容的正极端和负极端中的一个连接;当直流母线电容的中点对地电压超出阈值范围时,开关闭合以调整直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,从而使得逆变器可以预先控制并网时产生的共模电流的大小,降低并网瞬间的共模电流冲击。

Description

逆变器共模电流控制器
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域,具体涉及逆变器的共模电流控制器。
背景技术
围绕着石油天然气等传统能源的日益枯竭,新能源技术比如光伏(Photovoltaic,PV)发电和风力发电得到了快速发展。光伏发电指的是利用半导体材料的光伏效应将太阳光辐射能转换为电能,例如通过光伏组件在光照下产生直流电。光伏发电系统和风力发电机一般属于直流电压源,产生的直流电通过逆变器转换成交流电后并入电网进行传输。并网逆变器(Grid-Tie Inverter,IGT)输出的交流电需要与电网中的市电的频率及相位同步以便通过电网传输。
目前的光伏发电系统中,逆变器的正极直流母线和负极直流母线一般均浮地,而受到温度、湿度、设备老化和操作不当等因素影响,正极直流母线和负极直流母线的对地阻抗可能不对称,从而引起对地电位不一致,进而导致直流母线电容的中点与保护地端(Protecting Earthing,PE)也叫接地端之间存在电位差,其本质是共模电压。当逆变器启动并入电网时,也即在并网开关闭合瞬间,光伏发电系统的对地寄生电容和光伏发电系统还有电网三者形成了回路,而前述的共模电压会形成较大的共模电流,也叫做漏电流(Residual Current,RC)。这种在并网瞬间形成的共模电流往往较大,因为相关的电位差在严重情况下可高达几百伏,从而可能对系统的检测和控制造成干扰及引起运行故障,例如触发漏电流保护器的动作甚至导致并网逆变器脱网。
现有技术中,为了抑制并网开关闭合瞬间产生的共模电流对系统造成的冲击和干扰,一种做法是采用脉冲宽度调制PWM等调制算法对共模电压进行调制,但是这种做法涉及复杂的相位检测和补偿等技术手段,而导致结构复杂;另一种做法是在逆变器主电路与地之间设置补偿电源来补偿逆变器对地共模电压到目标值,但是这种做法需要根据实时采集的交流端口对地电压来计算待补偿的目标值,从而增加了系统设计的复杂程度和系统设计成本;还有一种做法是为并网逆变器的AC端与电网之间的继电器设置与其并联的冲击电流抑制支路,用来抑制该继电器闭合瞬间产生的冲击漏电流,但是这种做法无法在逆变器交流合闸之前就判断是否施加控制从而无法有效预先控制并网时产生的共模电流的大小。
发明内容
本申请的目的在于提供一种逆变器的共模电流控制器,该共模电流控制器的应用场景包括但是不限于,光伏并网逆变器、连入电网的光伏系统以及其它需要控制并网瞬间共模电流冲击的场景。该共模电流控制器包括开关和矫正阻抗。其中,所述矫正阻抗的一端接地,所述矫正阻抗的另一端与所述开关的一端连接。所述开关的另一端与所述直流母线电容的正极端和负极端中的一个连接使得所述共模电流控制器和所述直流母线电容的内在对地阻抗的至少一部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和负极端中的所述一个和所述接地之间。所述共模电流控制器用于,当所述直流母线电容的中点对地电压超出阈值范围时,闭合所述开关以调整所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,从而使得所述逆变器可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小。因此,该共模电流控制器实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
第一方面,本申请实施例提供了一种逆变器的共模电流控制器,该共模电流控制器连接于所述逆变器的直流母线电容和所述逆变器的直流输入电压源之间,所述直流母线电容的正极端和负极端分别与所述直流输入电压源的正极端和负极端连接,所述共模电流控制器包括:开关;和矫正阻抗,其中,所述矫正阻抗的一端接地,所述矫正阻抗的另一端与所述开关的一端连接,所述开关的另一端与所述直流母线电容的正极端和负极端中的一个连接使得所述共模电流控制器和所述直流母线电容的内在对地阻抗的至少一部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和负极端中的所述一个和所述接地之间,所述共模电流控制器用于,当所述直流母线电容的中点对地电压超出阈值范围时,闭合所述开关以调整所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,从而使得所述逆变器可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小。
第一方面所描述的技术方案实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第一方面,在一种可能的实现方式中,所述直流母线电容的中点对地电压根据所述直流母线电容的正极端的电压和所述直流母线电容的负极端的电压确定。
如此,通过所述直流母线电容的正极端电压和负极端电压间接确定所述中点对地电压,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第一方面,在一种可能的实现方式中,所述开关的另一端与所述直流母线电容的正极端连接,当所述直流母线电容的中点对地电压大于第一阈值时,所述开关闭合使得所述矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的正极端部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗的大小。
如此,通过所述开关闭合使得所述矫正阻抗与所述直流母线电容的所述内在对地阻抗的正极端部分为并联连接,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第一方面,在一种可能的实现方式中,所述开关的另一端与所述直流母线电容的负极端连接,当所述直流母线电容的中点对地电压小于第一阈值时,所述开关闭合使得所述矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的负极端部分并联连接于所述直流母线电容的负极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗的大小。
如此,通过所述开关闭合使得所述矫正阻抗与所述直流母线电容的所述内在对地阻抗的负极端部分为并联连接,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第一方面,在一种可能的实现方式中,所述矫正阻抗的阻抗值可调节,所述矫正阻抗的阻抗值被调节以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗。
如此,通过调节所述矫正阻抗的阻抗值以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第一方面,在一种可能的实现方式中,所述逆变器包括直流-直流DC-DC变换器和直流-交流DC-AC变换器,所述共模电流控制器在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间。
如此,通过布置所述共模电流控制器在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间,从而在逆变器的DC一侧进行控制,有利于简化系统设计和减小成本。
根据第一方面,在一种可能的实现方式中,所述共模电流控制器还用于控制所述逆变器端口Y电容的残余电荷释放。
如此,实现了释放逆变器端口Y电容的残余电荷,有利于系统稳定。
根据第一方面,在一种可能的实现方式中,所述逆变器是光伏发电系统的并网逆变器,所述共模电流控制器用于控制当所述光伏发电系统并网时产生的共模电流的大小。
如此,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在光伏发电系统并网合闸之前就可以预先控制当光伏发电系统并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
第二方面,本申请实施例提供了一种逆变器的共模电流控制器,该共模电流控制器连接于所述逆变器的直流母线电容和所述逆变器的直流输入电压源之间,所述直流母线电容的正极端和负极端分别与所述直流输入电压源的正极端和负极端连接,所述共模电流控制器包括:第一开关,其中,所述第一开关一端与所述直流母线电容的正极端连接;第二开关,其中,所述第二开关一端与所述直流母线电容的负极端连接;第一矫正阻抗,其中,所述第一矫正阻抗的一端接地,所述第一矫正阻抗的另一端与所述第一开关的另一端连接;和第二矫正阻抗,其中,所述第二矫正阻抗的一端接地,所述第二矫正阻抗的另一端与所述第二开关的另一端连接。所述共模电流控制器用于,当所述直流母线电容的中点对地电压大于第一阈值时,闭合所述第一开关及断开所述第二开关以使得所述第一矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的正极端部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗的大小。所述共模电流控制器用于,当所述直流母线电容的中点对地电压小于第二阈值时,闭合所述第二开关及断开所述第一开关以使得所述第二矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的负极端部分并联连接于所述直流母线电容的负极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗的大小。其中,所述共模电流控制器通过调整所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,从而使得所述逆变器可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小。
第二方面所描述的技术方案,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入第一矫正阻抗或者第二矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第二方面,在一种可能的实现方式中,所述直流母线电容的中点对地电压根据所述直流母线电容的正极端的电压和所述直流母线电容的负极端的电压确定。
如此,通过所述直流母线电容的正极端电压和负极端电压间接确定所述中点对地电压,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第二方面,在一种可能的实现方式中,所述第一矫正阻抗的阻抗值和所述第二矫正阻抗的阻抗值均可调节,所述第一矫正阻抗的阻抗值和所述第二矫正阻抗的阻抗值被调节以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗。
如此,通过调节所述第一矫正阻抗的阻抗值和所述第二矫正阻抗的阻抗值以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第二方面,在一种可能的实现方式中,所述逆变器包括直流-直流DC-DC变换器和直流-交流DC-AC变换器,所述共模电流控制器在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间。
如此,通过布置所述共模电流控制器在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间,从而在逆变器的DC一侧进行控制,有利于简化系统设计和减小成本。
根据第二方面,在一种可能的实现方式中,所述共模电流控制器还用于控制所述逆变器端口Y电容的残余电荷释放。
如此,实现了释放逆变器端口Y电容的残余电荷,有利于系统稳定。
根据第二方面,在一种可能的实现方式中,所述逆变器是光伏发电系统的并网逆变器,所述共模电流控制器用于控制当所述光伏发电系统并网时产生的共模电流的大小。
如此,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在光伏发电系统并网合闸之前就可以预先控制当光伏发电系统并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
第三方面,本申请实施例提供了一种逆变器的共模电流控制器,该共模电流控制器连接于所述逆变器的直流母线电容和所述逆变器的直流输入电压源之间,所述直流母线电容的正极端和负极端分别与所述直流输入电压源的正极端和负极端连接,所述共模电流控制器包括:单刀三掷开关,其中,所述单刀三掷开关的不动端接地,所述单刀三掷开关的动端包括第一动端,第二动端和第三动端;第一矫正阻抗,其中,所述第一矫正阻抗的一端与所述单刀三掷开关的所述第一动端连接,所述第一矫正阻抗的另一端与所述直流母线电容的正极端连接;和第二矫正阻抗,其中,所述第二矫正阻抗的一端与所述单刀三掷开关的所述第二动端连接,所述第二矫正阻抗的另一端与所述直流母线电容的负极端连接。所述共模电流控制器用于,当所述直流母线电容的中点对地电压大于第一阈值时,切换所述单刀三掷开关到所述第一动端以使得所述第一矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的正极端部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗的大小。所述共模电流控制器用于,当所述直流母线电容的中点对地电压小于第二阈值时,切换所述单刀三掷开关到所述第二动端以使得所述第二矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的负极端部分并联连接于所述直流母线电容的负极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗的大小。其中,所述共模电流控制器通过调整所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,从而使得所述逆变器可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小。
第三方面所描述的技术方案,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入第一矫正阻抗或者第二矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第三方面,在一种可能的实现方式中,所述直流母线电容的中点对地电压根据所述直流母线电容的正极端的电压和所述直流母线电容的负极端的电压确定。
如此,通过所述直流母线电容的正极端电压和负极端电压间接确定所述中点对地电压,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第三方面,在一种可能的实现方式中,所述第一矫正阻抗的阻抗值和所述第二矫正阻抗的阻抗值均可调节,所述第一矫正阻抗的阻抗值和所述第二矫正阻抗的阻抗值被调节以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗。
如此,通过调节所述第一矫正阻抗的阻抗值和所述第二矫正阻抗的阻抗值以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第三方面,在一种可能的实现方式中,所述逆变器包括直流-直流DC-DC变换器和直流-交流DC-AC变换器,所述共模电流控制器在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间。
如此,通过布置所述共模电流控制器在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间,从而在逆变器的DC一侧进行控制,有利于简化系统设计和减小成本。
根据第三方面,在一种可能的实现方式中,所述共模电流控制器还用于控制所述逆变器端口Y电容的残余电荷释放。
如此,实现了释放逆变器端口Y电容的残余电荷,有利于系统稳定。
根据第三方面,在一种可能的实现方式中,所述逆变器是光伏发电系统的并网逆变器,所述共模电流控制器用于控制当所述光伏发电系统并网时产生的共模电流的大小。
如此,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在光伏发电系统并网合闸之前就可以预先控制当光伏发电系统并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
第四方面,本申请实施例提供了一种逆变器的共模电流控制器,该共模电流控制器连接于所述逆变器的直流母线电容和所述逆变器的直流输入电压源之间,所述直流母线电容的正极端和负极端分别与所述直流输入电压源的正极端和负极端连接,所述共模电流控制器包括:第一开关,其中,所述第一开关一端与所述直流母线电容的正极端连接;第二开关,其中,所述第二开关一端与所述直流母线电容的负极端连接;矫正阻抗,其中,所述矫正阻抗的一端接地,所述矫正阻抗另一端同时与所述第一开关另一端和所述第二开关另一端连接。所述共模电流控制器用于,当所述直流母线电容的中点对地电压大于第一阈值时,闭合所述第一开关及断开所述第二开关以使得所述矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的正极端部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗的大小。所述共模电流控制器用于,当所述直流母线电容的中点对地电压小于第二阈值时,闭合所述第二开关及断开所述第一开关以使得所述矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的负极端部分并联连接于所述直流母线电容的负极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗的大小。其中,所述共模电流控制器通过调整所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,从而使得所述逆变器可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小。
第四方面所描述的技术方案,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第四方面,在一种可能的实现方式中,所述直流母线电容的中点对地电压根据所述直流母线电容的正极端的电压和所述直流母线电容的负极端的电压确定。
如此,通过所述直流母线电容的正极端电压和负极端电压间接确定所述中点对地电压,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第四方面,在一种可能的实现方式中,所述矫正阻抗的阻抗值可调节,所述矫正阻抗的阻抗值被调节以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗。
如此,通过调节所述矫正阻抗的阻抗值以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第四方面,在一种可能的实现方式中,所述逆变器包括直流-直流DC-DC变换器和直流-交流DC-AC变换器,所述共模电流控制器在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间。
如此,通过布置所述共模电流控制器在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间,从而在逆变器的DC一侧进行控制,有利于简化系统设计和减小成本。
根据第四方面,在一种可能的实现方式中,所述共模电流控制器还用于控制所述逆变器端口Y电容的残余电荷释放。
如此,实现了释放逆变器端口Y电容的残余电荷,有利于系统稳定。
根据第四方面,在一种可能的实现方式中,述逆变器是光伏发电系统的并网逆变器,所述共模电流控制器用于控制当所述光伏发电系统并网时产生的共模电流的大小。
如此,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在光伏发电系统并网合闸之前就可以预先控制当光伏发电系统并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
第五方面,本申请实施例提供了一种逆变器的共模电流控制方法,所述逆变器的直流母线电容的正极端和负极端分别与所述逆变器的直流输入电压源的正极端和负极端连接,所述共模电流控制方法包括:获得所述直流母线电容的中点对地电压;当所述中点对地电压超出阈值范围时引入矫正阻抗,其中,所述矫正阻抗和所述直流母线电容的内在对地阻抗的至少一部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和负极端中的一个和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗的大小或者所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗的大小;以及通过调整所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,从而使得所述逆变器可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小。
第五方面所描述的技术方案,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第五方面,在一种可能的实现方式中,所述共模电流控制方法还包括:分别采样所述直流母线电容的正极端电压和负极端电压;和根据所述直流母线电容的正极端电压和负极端电压,获得所述中点对地电压。
如此,通过所述直流母线电容的正极端电压和负极端电压间接确定所述中点对地电压,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第五方面,在一种可能的实现方式中,所述当所述中点对地电压超出所述阈值范围时引入所述矫正阻抗,包括:当所述中点对地电压大于第一阈值时引入所述矫正阻抗,其中,所述矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的正极端部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗的大小。
如此,通过所述开关闭合使得所述矫正阻抗与所述直流母线电容的所述内在对地阻抗的正极端部分为并联连接,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第五方面,在一种可能的实现方式中,所述当所述中点对地电压超出所述阈值范围时引入所述矫正阻抗,包括:当所述中点对地电压小于第一阈值时引入所述矫正阻抗,其中,所述矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的负极端部分并联连接于所述直流母线电容的负极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗的大小。
如此,通过所述开关闭合使得所述矫正阻抗与所述直流母线电容的所述内在对地阻抗的负极端部分为并联连接,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第五方面,在一种可能的实现方式中,所述矫正阻抗的阻抗值可调节,所述矫正阻抗的阻抗值被调节以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗。
如此,通过调节所述矫正阻抗的阻抗值以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
根据第五方面,在一种可能的实现方式中,所述逆变器包括直流-直流DC-DC变换器和直流-交流DC-AC变换器,所述矫正阻抗在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间。
如此,通过布置所述共模电流控制器在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间,从而在逆变器的DC一侧进行控制,有利于简化系统设计和减小成本。
根据第五方面,在一种可能的实现方式中,所述逆变器是光伏发电系统的并网逆变器,所述共模电流控制方法用于控制当所述光伏发电系统并网时产生的共模电流的大小。
如此,实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在光伏发电系统并网合闸之前就可以预先控制当光伏发电系统并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
第六方面,本申请实施例提供了一种光伏发电系统,所述光伏发电系统包括光伏组件,直流-交流逆变电路以及并网滤波器。所述直流-交流逆变电路耦合于所述光伏组件和所述并网逆变器之间。所述光伏发电系统还包括根据前述任一方面的共模电流控制器用于控制所述直流-交流逆变电路。
第六方面所描述的技术方案实现了在光伏发电系统的并网合闸之前就可以预先控制当直流-交流逆变电路并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
附图说明
为了说明本申请实施例或背景技术中的技术方案,下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1为本申请实施例提供的包括逆变器共模电流控制器的光伏发电系统的结构示意图。
图2为本申请实施例提供的一种实现方式的逆变器共模电流控制器的电路结构示意图。
图3为本申请实施例提供的另一种实现方式的逆变器共模电流控制器的电路结构示意图。
图4为本申请实施例提供的另一种实现方式的逆变器共模电流控制器的电路结构示意图。
图5为本申请实施例提供的另一种实现方式的逆变器共模电流控制器的电路结构示意图。
图6为本申请实施例提供的另一种实现方式的逆变器共模电流控制器的电路结构示意图。
图7为本申请实施例提供的逆变器的共模电流控制方法的流程示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种逆变器的共模电流控制器,该共模电流控制器的应用场景包括但是不限于,光伏并网逆变器、连入电网的光伏系统以及其它需要控制并网瞬间共模电流冲击的场景。该共模电流控制器包括开关和矫正阻抗。其中,所述矫正阻抗的一端接地,所述矫正阻抗的另一端与所述开关的一端连接。所述开关的另一端与所述直流母线电容的正极端和负极端中的一个连接使得所述共模电流控制器和所述直流母线电容的内在对地阻抗的至少一部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和负极端中的所述一个和所述接地之间。所述共模电流控制器用于,当所述直流母线电容的中点对地电压超出阈值范围时,闭合所述开关以调整所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,从而使得所述逆变器可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小。因此,该共模电流控制器实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
本申请实施例可以依据具体应用环境进行调整和改进,此处不做具体限定。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请的实施例进行描述。
请参阅图1,图1为本申请实施例提供的包括逆变器共模电流控制器的光伏发电系统的结构示意图。如图1所示,光伏发电系统100包括光伏组件102、共模电流控制器104、直流母线电容106、直流-交流逆变电路108、并网滤波器110和交流出线端112。
其中,光伏组件102根据光伏发电效应将太阳光辐射能转换成直流电,例如通过太阳能电池板或者光伏发电机组。光伏组件102可以视为电路上等效的直流电压源102。直流电压源102的正极PVpositive、负极PVnegative与共模电流控制器104的正极端、负极端分别连接,共模电流控制器104的正极端、负极端与直流母线电容106的正极端、负极端分别连接。也就是说,直流电压源102、共模电流控制器104以及直流母线电容106,这三者互为并联连接于两条母线之间的关系。应当理解的是,直流母线指的是逆变器直流侧的正极、负极接线;直流母线电容指的是位于直流母线之间的电容。具体地,直流母线电容106的正极端、负极端与直流-交流逆变电路108的输入端的正极端、负极端分别连接。直流母线电容106的正极端与直流-交流逆变电路108的输入端的正极端连接作为正极直流母线;直流母线电容106的负极端与直流-交流逆变电路108的输入端的负极端连接作为负极直流母线。在一种可能的实现方式中,直流-交流逆变电路108的中线端与正极母线电容的负极和负极母线电容的正极相连,作为中线。并网滤波器110的一端与直流-交流逆变电路108的输出端连接,另一端与交流出线端112连接。并网滤波器110用于滤掉高频成分以及满足与电网连接所需要的对输出电压电流的控制。交流出线端112作为光伏发电系统100的对外输出接口,光伏发电系统100产生的电能通过交流出线端112输出向电网。为了能并入电网,直流-交流逆变电路108输出的交流电需要与电网中的市电的频率及相位同步。光伏发电系统100可能还包括直流-直流变换部分(未示出)。直流-直流变换部分布置在光伏组件102和共模电流控制器104之间,或者共模电流控制器104和直流母线电容106之间,用于调整光伏组件102输出的直流电以匹配直流-交流逆变电路108。
请继续参阅图1,共模电流控制器104布置在直流-交流逆变电路108的直流输入一侧,也就是在光伏组件102和直流母线电容106之间,用于改进光伏发电系统100抵抗并网瞬间产生的共模电流冲击的能力,也有利于降低因为共模电压突然升高及阻抗不对称而导致的逆变器断网风险。共模电流控制器104采集直流母线电容106的中点的对地电压BUSN(未示出),或者通过采集直流母线电容106的正极端对地电压BUSpositive和负极端对地电压BUSnegative从而间接得出直流母线电容106的中点的对地电压BUSN;当BUSN超出阈值范围时,选择性地减小直流母线电容106的正极端的对地等效阻抗的大小或者直流母线电容106的负极端的对地等效阻抗的大小,从而调整直流母线电容106的正极端的对地等效阻抗和直流母线电容106的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,进而可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小,也即预先控制共模冲击电流(漏电流)的大小。
在一些示例性实施例中,光伏组件102可以替换成其它产生直流电的新能源发电设备,比如风力发电机和水力发电机,或者例如干电池和蓄电池的直流储能装置。
在一些示例性实施例中,直流-交流逆变电路108可以是三相三电平逆变器,或者可以是其它三相多电平逆变器,或者可以是其它类型的能实现直流电到交流电转换的逆变器。
在一些示例性实施例中,直流母线电容106的中点的对地电压BUSN(未示出)、直流母线电容106的正极端对地电压BUSpositive和负极端对地电压BUSnegative的采集,可以通过常规技术手段中对直流电压的测量方法。其中,直流母线电容106的中点的对地电压BUSN在实际应用中可能采用间接手段获得,例如通过测量直流母线电容106的正极端对地电压BUSpositive和负极端对地电压BUSnegative,再对这二者求和后除以二。
在一些示例性实施例中,光伏发电系统100还可以包括直流-直流DC-DC变换器(未示出)。DC-DC变换器设置在光伏组件102和直流-交流逆变电路108之间,用于将光伏组件102输出的固定直流电变换成可变的直流电压以便适应直流-交流逆变电路108所需要的相应电压种类。DC-DC变换器可以通过脉宽调制方式或者频率调制方式,可以包括控制芯片和电感电容器等必要元件,可以为升压性、降压型或者升降压型。当光伏发电系统100包括DC-DC变换器,DC-DC变换器从光伏组件102接收输入电压再转变输入电压后有效输出固定电压;DC-DC变换器的输出端的正极、负极与共模电流控制器104的正极端、负极端分别连接。也就是说,DC-DC变换器、共模电流控制器104以及直流母线电容106,这三者互为并联连接关系。这些可以依据具体应用环境进行调整和改进,此处不做具体限定。
在一些示例性实施例中,共模电流控制器104还用于控制所述逆变器端口Y电容的残余电荷释放。在一种可能的实现方式中,该端口Y电容指的是逆变器的AC一侧的电容。
在一些示例性实施例中,光伏发电系统100可以包括多个并机的并网逆变器,每一个并网逆变器都包括与共模电流控制器104一样的设备和类似的结构,从而具有改进的抵抗光伏发电系统100并网瞬间产生的共模电流冲击的能力。
请参阅图2,图2为本申请实施例提供的一种实现方式的逆变器共模电流控制器的电路结构示意图。如图2所示,直流电压源PV的正极标注为PVpositive,负极标注为PVnegative,且具有正极端对地阻抗R1和负极端对地阻抗R2。直流电压源PV的正极端对地阻抗R1一端接地(Protecting Earthing,PE),另一端接直流电压源PV的正极PVpositive。直流电压源PV的负极端对地阻抗R2一端接地(PE),另一端接直流电压源PV的负极PVnegative。直流母线电容的电路等效元件包括直流母线电容正极端部分Cpositive、直流母线电容负极端部分Cnegative、直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3以及直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4。直流母线电容正极端部分Cpositive一端是直流母线电容的正极端,该直流母线电容的正极端连接直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3,另一端为直流母线电容的中点,该直流母线电容中点的对地电压标记为BUSN。直流母线电容负极端部分Cnegative一端是直流母线电容的负极端,该直流母线电容的负极端连接直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4,另一端为直流母线电容的中点。直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3和直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4均有一端接地。直流电压源PV的正极、负极与直流母线电容正极端部分Cpositive和直流母线电容负极端部分Cnegative分别连接。因此,直流电压源PV的正极端对地阻抗R1与直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3均为一端接地而另一端接直流电压源PV的正极,成并联连接关系;直流电压源PV的负极端对地阻抗R2与直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4均为一端接地而另一端接直流电压源PV的负极,成并联连接关系。
请继续参阅图2,共模电流控制器200包括矫正阻抗202和开关204。矫正阻抗202一端与直流电压源PV的正极PVpositive连接,另一端与开关204的一端连接,开关204另一端接地。因此,当开关204闭合时,矫正阻抗202一端接地另一端接直流电压源PV的正极PVpositive,从而与直流电压源PV的正极端对地阻抗R1和直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3并联连接于直流母线电容的正极端和接地(PE)节点之间。应当理解的是,当开关204闭合时,直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive,应视为在直流母线电容的正极端与接地之间的等效阻抗,也就是满足公式(1):
Figure BDA0002588063120000111
其中,R1表示直流电压源PV的正极端对地阻抗R1大小,R3表示直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3的大小,R202表示矫正阻抗202的大小。因此,通过闭合开关204,可以引入矫正阻抗202及减小直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive的大小,并且通过调整矫正阻抗202的大小可以调整直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive的大小,进而可以通过调整直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive的大小而调整直流母线电容的正极端的对地等效阻抗RESpositive和直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,可以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗RESpositive匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗,从而可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小,也即预先控制共模冲击电流(漏电流)的大小。这里,直流母线电容的负极端的对地等效阻抗应理解为直流电压源PV的负极端对地阻抗R2与直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4的并联连接下的等效阻抗的大小。
在开关204断开时,直流母线电容的正极端的对地等效阻抗RESpositive相当于直流电压源PV的正极端对地阻抗R1与直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3的并联连接下的等效阻抗的大小。受到温度等环境因素变化和器件老化的影响,直流母线电容的正极端的对地等效阻抗RESpositive或者直流母线电容的负极端的对地等效阻抗发生变化,从而导致阻抗不匹配,进而导致直流母线电容的正极端电压BUSpositive或者负极端电压BUSnegative出现较大的浮动,这样会导致BUSN电位不为零,此时如果逆变器并网合闸则会产生较大的共模电流冲击。具体地,在图2所示的逆变器共模电流控制器的电路结构中,当检测到直流母线电容中点的对地电压BUSN大于某个阈值(可标识为第一阈值),这表示BUSN电位上浮超出正常范围并可能产生较大并网瞬间共模冲击电流,这种情况下通过闭合开关214来减小直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive的大小,从而有效减少BUSN电位上浮程度,有利于恢复阻抗匹配及控制共模冲击电流的大小。
根据图2所示的逆变器共模电流控制器的电路结构,所述共模电流控制器200包括:开关204和矫正阻抗202;其中,所述矫正阻抗202的一端接地,所述矫正阻抗202的另一端与所述开关204的一端连接,所述开关204的另一端与所述直流母线电容的正极端连接使得所述共模电流控制器200和所述直流母线电容的内在对地阻抗的正极端部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和所述接地之间。所述共模电流控制器200用于,当所述直流母线电容的中点对地电压BUSN大于第一阈值时,闭合所述开关204以调整所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,从而使得所述逆变器可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小。
如此,图2所示的逆变器共模电流控制器的电路结构实现了根据直流母线电容的中点对地电压BUSN来引入矫正阻抗202及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
在一些示例性实施例中,该阈值或者所述第一阈值可以是预先设定,或者可以是根据对应的逆变器类型及参数而设定,或者可以是可根据对应的电网状态和使用场景而调整的。这些可以依据具体应用环境进行调整和改进,此处不做具体限定。
在一些示例性实施例中,该矫正阻抗202的大小可以是预先设定,或者可以是根据对应的逆变器类型及参数而设定,或者可以是可根据对应的电网状态和使用场景而调整的。这些可以依据具体应用环境进行调整和改进,此处不做具体限定。
在一些示例性实施例中,该开关204的闭合与断开机制及其具体结构,可以采用合适的技术手段。例如,可以通过可控的电子器件实现对电路通断的控制,包括但不限于,晶闸管、晶体管、场效应管、可控硅、继电器等。这些可以依据具体应用环境进行调整和改进,此处不做具体限定。
在一些示例性实施例中,该直流母线电容中点的对地电压BUSN可以用直接测量的手段获得,例如电压传感器;或者可以用间接手段,例如根据所述逆变器的所述直流母线电容的正极端电压BUSpositive和负极端电压BUSnegative确定。例如通过测量直流母线电容106的正极端对地电压BUSpositive和负极端对地电压BUSnegative,再对这二者求和后除以二。
在一些示例性实施例中,所述矫正阻抗202的阻抗值可调节,所述矫正阻抗202的所述阻抗值R202被调节以使得所述逆变器的正负母线对地阻抗对称。
在一些示例性实施例中,共模电流控制器200是并网逆变器一部分,该并网逆变器包括直流-直流DC-DC变换器和直流-交流DC-AC变换器。所述共模电流控制器210在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间。
在一些示例性实施例中,共模电流控制器200还用于控制所述逆变器端口Y电容的残余电荷释放。在一种可能的实现方式中,该端口Y电容指的是逆变器的AC一侧的电容。
在一些示例性实施例中,包括多个并机的并网逆变器的光伏发电系统,其中每一个并网逆变器都包括与共模电流控制器200一样的设备和类似的结构,从而具有改进的抵抗光伏发电系统并网瞬间产生的共模电流冲击的能力。
在一些示例性实施例中,共模电流控制器200是光伏发电系统的一部分,该光伏发电系统包括并网逆变器,该并网逆变器包括共模电流控制器200,所述第一阈值根据所述并网逆变器并入的电网的状态设定。
请参阅图3,图3为本申请实施例提供的另一种实现方式的逆变器共模电流控制器的电路结构示意图。如图3所示,直流电压源PV的正极标注为PVpositive,负极标注为PVnegative,且具有正极端对地阻抗R1和负极端对地阻抗R2。直流电压源PV的正极端对地阻抗R1一端接地(PE),另一端接直流电压源PV的正极PVpositive。直流电压源PV的负极端对地阻抗R2一端接地(PE),另一端接直流电压源PV的负极PVnegative。直流母线电容的电路等效元件包括直流母线电容正极端部分Cpositive、直流母线电容负极端部分Cnegative、直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3以及直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4。直流母线电容正极端部分Cpositive一端是直流母线电容的正极端,该直流母线电容的正极端连接直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3,另一端为直流母线电容的中点,该直流母线电容中点的对地电压标记为BUSN。直流母线电容负极端部分Cnegative一端是直流母线电容的负极端,该直流母线电容的负极端连接直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4,另一端为直流母线电容中点。直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3和直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4均有一端接地。直流电压源PV的正极、负极与直流母线电容正极端部分Cpositive和直流母线电容负极端部分Cnegative分别连接。因此,直流电压源PV的正极端对地阻抗R1与直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3均为一端接地另一端接直流电压源PV的正极,成并联连接关系;直流电压源PV的负极端对地阻抗R2与直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4均为一端接地另一端接直流电压源PV的负极,成并联连接关系。
请继续参阅图3,共模电流控制器300包括矫正阻抗302和开关304。矫正阻抗302一端与直流电压源PV的负极PVnegative连接,另一端与开关304的一端连接,开关304的另一端接地。因此,当开关304闭合时,矫正阻抗302一端接地另一端接直流电压源PV的负极PVnegative,从而与直流电压源PV的负极端对地阻抗R2和直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4并联连接于直流母线电容的负极端和接地(PE)节点之间。应当理解的是,当开关304闭合时,直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative,应视为在直流母线电容的负极端与接地之间的等效阻抗,也就是满足公式(2):
Figure BDA0002588063120000131
其中,R2表示直流电压源PV的负极端对地阻抗R2大小,R4表示直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4的大小,R302表示矫正阻抗302的大小。因此,通过闭合开关304,可以引入矫正阻抗302及减小直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative的大小,并且通过调整矫正阻抗302的大小可以调整直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative的大小,进而可以通过调整直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative的大小而调整直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和直流母线电容的负极端的对地等效阻抗RESnegative之间的阻抗匹配,可以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗RESnegative,从而可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小,也即预先控制共模冲击电流(漏电流)的大小。这里,直流母线电容的正极端的对地等效阻抗应理解为直流电压源PV的正极端对地阻抗R1与直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3的并联连接下的等效阻抗的大小。
在开关304断开时,直流母线电容的负极端的对地等效阻抗RESnegative相当于直流电压源PV的负极端对地阻抗R2与直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4的并联连接下的等效阻抗的大小。受到温度等环境因素变化和器件老化的影响,直流母线电容的正极端的对地等效阻抗或者直流母线电容的负极端的对地等效阻抗RESnegative发生变化,从而导致阻抗不匹配,进而导致直流母线电容的正极端电压BUSpositive或者负极端电压BUSnegative出现较大的浮动,这样会导致BUSN电位不为零,此时如果逆变器并网合闸则会产生较大的共模电流冲击。具体地,在图3所示的逆变器共模电流控制器的电路结构中,当检测到直流母线电容中点的对地电压BUSN小于某个阈值(可标识为第一阈值),这表示BUSN电位下浮超出正常范围并可能产生较大并网瞬间共模冲击电流,这种情况下通过闭合开关304来减小直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative的大小,从而有效减少BUSN电位下浮程度,有利于恢复阻抗匹配及控制共模冲击电流的大小。
根据图3所示的逆变器共模电流控制器的电路结构,所述共模电流控制器300包括:开关304和矫正阻抗302;其中,所述矫正阻抗302的一端接地,所述矫正阻抗302的另一端与所述开关304的一端连接,所述开关304的另一端与所述直流母线电容的负极端连接使得所述共模电流控制器300和所述直流母线电容的内在对地阻抗的负极端部分并联连接于所述直流母线电容的负极端和所述接地之间;所述共模电流控制器300用于,当所述直流母线电容的中点对地电压小于第一阈值时,闭合所述开关以调整所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,从而使得所述逆变器可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小。
如此,图3所示的逆变器共模电流控制器的电路结构实现了根据直流母线电容的中点对地电压BUSN来引入矫正阻抗302及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
在一些示例性实施例中,该阈值或者所述第一阈值可以是预先设定,或者可以是根据对应的逆变器类型及参数而设定,或者可以是可根据对应的电网状态和使用场景而调整的。这些可以依据具体应用环境进行调整和改进,此处不做具体限定。
在一些示例性实施例中,该矫正阻抗302的大小可以是预先设定,或者可以是根据对应的逆变器类型及参数而设定,或者可以是可根据对应的电网状态和使用场景而调整的。这些可以依据具体应用环境进行调整和改进,此处不做具体限定。
在一些示例性实施例中,该开关304的闭合与断开机制及其具体结构,可以采用合适的技术手段。例如,可以通过可控的电子器件实现对电路通断的控制,包括但不限于,晶闸管、晶体管、场效应管、可控硅、继电器等。这些可以依据具体应用环境进行调整和改进,此处不做具体限定。
在一些示例性实施例中,该直流母线电容中点的对地电压BUSN可以用直接测量的手段获得,例如电压传感器;或者可以用间接手段,例如根据所述逆变器的所述直流母线电容的正极端电压BUSpositive和负极端电压BUSnegative确定。例如通过测量直流母线电容106的正极端对地电压BUSpositive和负极端对地电压BUSnegative,再对这二者求和后除以二。
在一些示例性实施例中,所述矫正阻抗302的阻抗值可调节,所述矫正阻抗302的所述阻抗值R212被调节以使得所述逆变器的正负母线对地阻抗对称。
在一些示例性实施例中,共模电流控制器300是并网逆变器一部分,该并网逆变器包括直流-直流DC-DC变换器和直流-交流DC-AC变换器。所述共模电流控制器300在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间。
在一些示例性实施例中,共模电流控制器300还用于控制所述逆变器端口Y电容的残余电荷释放。在一种可能的实现方式中,该端口Y电容指的是逆变器的AC一侧的电容。
在一些示例性实施例中,包括多个并机的并网逆变器的光伏发电系统,其中每一个并网逆变器都包括与共模电流控制器300一样的设备和类似的结构,从而具有改进的抵抗光伏发电系统并网瞬间产生的共模电流冲击的能力。
在一些示例性实施例中,共模电流控制器300是光伏发电系统的一部分,该光伏发电系统包括并网逆变器,该并网逆变器包括共模电流控制器300,所述第一阈值根据所述并网逆变器并入的电网的状态设定。
请参阅图4,图4为本申请实施例提供的另一种实现方式的逆变器共模电流控制器的电路结构示意图。如图4所示,直流电压源PV的正极标注为PVpositive,负极标注为PVnegative,且具有正极端对地阻抗R1和负极端对地阻抗R2。直流电压源PV的正极端对地阻抗R1一端接地(PE),另一端接直流电压源PV的正极PVpositive。直流电压源PV的负极端对地阻抗R2一端接地(PE),另一端接直流电压源PV的负极PVnegative。直流母线电容的电路等效元件包括直流母线电容正极端部分Cpositive、直流母线电容负极端部分Cnegative、直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3以及直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4。直流母线电容正极端部分Cpositive一端是直流母线电容的正极端,该直流母线电容的正极端连接直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3,另一端为直流母线电容的中点,该直流母线电容中点的对地电压标记为BUSN。直流母线电容负极端部分Cnegative一端是直流母线电容的负极端,该直流母线电容的负极端连接直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4,另一端为直流母线电容中点。直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3和直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4均有一端接地。直流电压源PV的正极、负极与直流母线电容正极端部分Cpositive和直流母线电容负极端部分Cnegative分别连接。因此,直流电压源PV的正极端对地阻抗R1与直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3均为一端接地另一端接直流电压源PV的正极,成并联连接关系;直流电压源PV的负极端对地阻抗R2与直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4均为一端接地另一端接直流电压源PV的负极,成并联连接关系。
请继续参阅图4,共模电流控制器400包括第一矫正阻抗402、第一开关404、第二矫正阻抗406和第二开关408。第一矫正阻抗402一端与直流电压源PV的正极PVpositive连接,另一端与第一开关404的一端连接,第一开关404的另一端接地。因此,当第一开关404闭合时,第一矫正阻抗402一端接地另一端接直流电压源PV的正极PVpositive,从而与直流电压源PV的正极端对地阻抗R1和直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3并联连接于直流母线电容的正极端和接地(PE)节点之间。应当理解的是,当第一开关404闭合时,直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive,应视为在直流母线电容的正极端与接地之间的等效阻抗,也就是满足公式(3):
Figure BDA0002588063120000151
其中,R1表示直流电压源PV的正极端对地阻抗R1大小,R3表示直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3的大小,R402表示第一矫正阻抗402的大小。因此,通过闭合第一开关404,可以引入第一矫正阻抗402及减小直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive的大小,并且通过调整第一矫正阻抗402的大小可以调整直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive的大小,进而可以通过调整直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive的大小而调整直流母线电容的正极端的对地等效阻抗RESpositive和直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,可以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗RESpositive匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗,从而可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小,也即预先控制共模冲击电流(漏电流)的大小。这里,直流母线电容的负极端的对地等效阻抗应理解为直流电压源PV的负极端对地阻抗R2与直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4的并联连接下的等效阻抗的大小。
在第一开关404断开时,直流母线电容的正极端的对地等效阻抗RESpositive相当于直流电压源PV的正极端对地阻抗R1与直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3的并联连接下的等效阻抗的大小。受到温度等环境因素变化和器件老化的影响,直流母线电容的正极端的对地等效阻抗RESpositive或者直流母线电容的负极端的对地等效阻抗发生变化,从而导致阻抗不匹配,进而导致直流母线电容的正极端电压BUSpositive或者负极端电压BUSnegative出现较大的浮动,这样会导致BUSN电位不为零,此时如果逆变器并网合闸则会产生较大的共模电流冲击。具体地,在图4所示的逆变器共模电流控制器的电路结构中,当检测到直流母线电容中点的对地电压BUSN大于某个阈值(可标识为第一阈值),这表示BUSN电位上浮超出正常范围并可能产生较大并网瞬间共模冲击电流,这种情况下通过闭合开关404来减小直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive的大小,从而有效减少BUSN电位上浮程度,有利于恢复阻抗匹配及控制共模冲击电流的大小。
请继续参阅图4,第二矫正阻抗406一端与直流电压源PV的负极PVnegative连接,另一端与第二开关408的一端连接,第二开关408的另一端接地。因此,当第二开关408闭合时,第二矫正阻抗406一端接地另一端接直流电压源PV的负极PVnegative,从而与直流电压源PV的负极端对地阻抗R2和直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4并联连接于直流母线电容的负极端和接地(PE)节点之间。应当理解的是,当第二开关408闭合时,直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative,应视为在直流母线电容的负极端与接地之间的等效阻抗,也就是满足公式(4):
Figure BDA0002588063120000161
其中,R2表示直流电压源PV的负极端对地阻抗R2大小,R4表示直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4的大小,R406表示第二矫正阻抗406的大小。因此,通过闭合第二开关408,可以引入第二矫正阻抗406及减小直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative的大小,并且通过调整第二矫正阻抗406的大小可以调整直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative的大小,进而可以通过调整直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative的大小而调整直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和直流母线电容的负极端的对地等效阻抗RESnegative之间的阻抗匹配,可以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗RESnegative,从而可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小,也即预先控制共模冲击电流(漏电流)的大小。这里,直流母线电容的正极端的对地等效阻抗应理解为直流电压源PV的正极端对地阻抗R1与直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3的并联连接下的等效阻抗的大小。
在第二开关408断开时,直流母线电容的负极端的对地等效阻抗RESnegative相当于直流电压源PV的负极端对地阻抗R2与直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4的并联连接下的等效阻抗的大小。受到温度等环境因素变化和器件老化的影响,直流母线电容的正极端的对地等效阻抗或者直流母线电容的负极端的对地等效阻抗RESnegative发生变化,从而导致阻抗不匹配,进而导致直流母线电容的正极端电压BUSpositive或者负极端电压BUSnegative出现较大的浮动,这样会导致BUSN电位不为零,此时如果逆变器并网合闸则会产生较大的共模电流冲击。具体地,在图4所示的逆变器共模电流控制器的电路结构中,当检测到直流母线电容中点的对地电压BUSN小于某个阈值(可标识为第二阈值),这表示BUSN电位下浮超出正常范围并可能产生较大并网瞬间共模冲击电流,这种情况下通过闭合第二开关408来减小直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative的大小,从而有效减少BUSN电位下浮程度,有利于恢复阻抗匹配及控制共模冲击电流的大小。
根据图4所示的逆变器共模电流控制器的电路结构,所述共模电流控制器400包括:第一开关404,其中,所述第一开关404一端与所述直流母线电容的正极端连接;第二开关408,其中,所述第二开关408一端与所述直流母线电容的负极端连接;第一矫正阻抗402,其中,所述第一矫正阻抗402的一端接地,所述第一矫正阻抗402的另一端与所述第一开关404的另一端连接;和第二矫正阻抗406,其中,所述第二矫正阻抗406的一端接地,所述第二矫正阻抗406的另一端与所述第二开关408的另一端连接。所述共模电流控制器400用于,当所述直流母线电容的中点对地电压BUSN大于第一阈值时,闭合所述第一开关404及断开所述第二开关408以使得所述第一矫正阻抗402与所述直流母线电容的内在对地阻抗的正极端部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗的大小;所述共模电流控制器400用于,当所述直流母线电容的中点对地电压BUSN小于第二阈值时,闭合所述第二开关408及断开所述第一开关404以使得所述第二矫正阻抗406与所述直流母线电容的内在对地阻抗的负极端部分并联连接于所述直流母线电容的负极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗的大小;其中,所述共模电流控制器400通过调整所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,从而使得所述逆变器可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小。
如此,图4所示的逆变器共模电流控制器的电路结构实现了根据直流母线电容的中点对地电压BUSN来引入第一矫正阻抗402或者第二矫正阻抗406及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
在一些示例性实施例中,第一阈值或者第二阈值可以是预先设定,或者可以是根据对应的逆变器类型及参数而设定,或者可以是可根据对应的电网状态和使用场景而调整的。这些可以依据具体应用环境进行调整和改进,此处不做具体限定。
在一些示例性实施例中,第一矫正阻抗402或者第二矫正阻抗406的大小可以是预先设定,或者可以是根据对应的逆变器类型及参数而设定,或者可以是可根据对应的电网状态和使用场景而调整的。这些可以依据具体应用环境进行调整和改进,此处不做具体限定。
在一些示例性实施例中,第一开关404或者第二开关408的闭合与断开机制及其具体结构,可以采用合适的技术手段。例如,可以通过可控的电子器件实现对电路通断的控制,包括但不限于,晶闸管、晶体管、场效应管、可控硅、继电器等。这些可以依据具体应用环境进行调整和改进,此处不做具体限定。
在一些示例性实施例中,该直流母线电容中点的对地电压BUSN可以用直接测量的手段获得,例如电压传感器;或者可以用间接手段,例如根据所述逆变器的所述直流母线电容的正极端电压BUSpositive和负极端电压BUSnegative确定。例如通过测量直流母线电容106的正极端对地电压BUSpositive和负极端对地电压BUSnegative,再对这二者求和后除以二。
在一些示例性实施例中,所述第一矫正阻抗402的阻抗值和所述第二矫正阻抗406的阻抗值均可调节,所述第一矫正阻抗402的所述阻抗值和所述第二矫正阻抗406的所述阻抗值被调节以使得所述逆变器的正负母线对地阻抗对称。
在一些示例性实施例中,共模电流控制器400是并网逆变器一部分,该并网逆变器包括直流-直流DC-DC变换器和直流-交流DC-AC变换器。所述共模电流控制器400在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间。
在一些示例性实施例中,共模电流控制器400还用于控制所述逆变器端口Y电容的残余电荷释放。在一种可能的实现方式中,该端口Y电容指的是逆变器的AC一侧的电容。
在一些示例性实施例中,包括多个并机的并网逆变器的光伏发电系统,其中每一个并网逆变器都包括与共模电流控制器400一样的设备和类似的结构,从而具有改进的抵抗光伏发电系统并网瞬间产生的共模电流冲击的能力。
在一些示例性实施例中,共模电流控制器400是光伏发电系统的一部分,该光伏发电系统包括并网逆变器,该并网逆变器包括共模电流控制器400,所述第一阈值和所述第二阈值根据所述并网逆变器并入的电网的状态设定。
请参阅图5,图5为本申请实施例提供的另一种实现方式的逆变器共模电流控制器的电路结构示意图。如图5所示,直流电压源PV的正极标注为PVpositive,负极标注为PVnegative,且具有正极端对地阻抗R1和负极端对地阻抗R2。直流电压源PV的正极端对地阻抗R1一端接地(PE),另一端接直流电压源PV的正极PVpositive。直流电压源PV的负极端对地阻抗R2一端接地(PE),另一端接直流电压源PV的负极PVnegative。直流母线电容的电路等效元件包括直流母线电容正极端部分Cpositive、直流母线电容负极端部分Cnegative、直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3以及直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4。直流母线电容正极端部分Cpositive一端是直流母线电容的正极端,该直流母线电容的正极端连接直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3,另一端为直流母线电容的中点,该直流母线电容中点的对地电压标记为BUSN。直流母线电容负极端部分Cnegative一端是直流母线电容的负极端,该直流母线电容的负极端连接直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4,另一端为直流母线电容中点。直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3和直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4均有一端接地。直流电压源PV的正极、负极与直流母线电容正极端部分Cpositive和直流母线电容负极端部分Cnegative分别连接。因此,直流电压源PV的正极端对地阻抗R1与直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3均为一端接地另一端接直流电压源PV的正极,成并联连接关系;直流电压源PV的负极端对地阻抗R2与直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4均为一端接地另一端接直流电压源PV的负极,成并联连接关系。
请继续参阅图5,共模电流控制器500包括第一矫正阻抗502、第二矫正阻抗504和单刀三掷开关(Single Pole Triple Throw,SP3T)506。该单刀三掷开关506有一个不动端和三个动端,其中不动端接地,三个动端分别对应三种连接状态。第一矫正阻抗502一端与直流电压源PV的正极PVpositive连接,另一端与单刀三掷开关506的第一动端连接。因此,当单刀三掷开关506切换到第一动端的连接状态时,第一矫正阻抗502一端接地另一端接直流电压源PV的正极PVpositive,从而与直流电压源PV的正极端对地阻抗R1和直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3并联连接于直流母线电容的正极端和接地(PE)节点之间。这时,应当理解的是,直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive,应视为在直流母线电容的正极端与接地之间的等效阻抗,也就是满足公式(5):
Figure BDA0002588063120000191
其中,R1表示直流电压源PV的正极端对地阻抗R1大小,R3表示直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3的大小,R502表示第一矫正阻抗502的大小。因此,通过将单刀三掷开关506切换到第一动端的连接状态,可以引入第一矫正阻抗502及减小直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive的大小,并且通过调整第一矫正阻抗502的大小可以调整直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive的大小,进而可以通过调整直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive的大小而调整直流母线电容的正极端的对地等效阻抗RESpositive和直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,可以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗RESpositive匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗,从而可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小,也即预先控制共模冲击电流(漏电流)的大小。这里,直流母线电容的负极端的对地等效阻抗应理解为直流电压源PV的负极端对地阻抗R2与直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4的并联连接下的等效阻抗的大小。
请继续参阅图5,第二矫正阻抗504一端与直流电压源PV的负极PVnegative连接,另一端与单刀三掷开关506的第二动端连接。单刀三掷开关506的第三动端可以对应单刀三掷开关506与第一矫正阻抗502和第二矫正阻抗504均不连接的情况,例如接地情况。因此,当单刀三掷开关506切换到第二动端的连接状态时,第二矫正阻抗504一端接地另一端接直流电压源PV的负极PVnegative,从而与直流电压源PV的负极端对地阻抗R2和直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4并联连接于直流母线电容的负极端和接地(PE)节点之间。这时,应当理解的是,直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative,应视为在直流母线电容的负极端与接地之间的等效阻抗,也就是满足公式(6):
Figure BDA0002588063120000192
其中,R2表示直流电压源PV的负极端对地阻抗R2大小,R4表示直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4的大小,R504表示第二矫正阻抗504的大小。因此,通过将单刀三掷开关506切换到第二动端的连接状态,可以引入第二矫正阻抗504及减小直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative的大小,并且通过调整第二矫正阻抗504的大小可以调整直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative的大小,进而可以通过调整直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative的大小而调整直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和直流母线电容的负极端的对地等效阻抗RESnegative之间的阻抗匹配,可以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗RESnegative,从而可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小,也即预先控制共模冲击电流(漏电流)的大小。这里,直流母线电容的正极端的对地等效阻抗应理解为直流电压源PV的正极端对地阻抗R1与直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3的并联连接下的等效阻抗的大小。
受到温度等环境因素变化和器件老化的影响,直流母线电容的正极端的对地等效阻抗RESpositive或者直流母线电容的负极端的对地等效阻抗RESnegative发生变化,从而导致阻抗不匹配,进而导致直流母线电容的正极端电压BUSpositive或者负极端电压BUSnegative出现较大的浮动,这样会导致BUSN电位不为零,此时如果逆变器并网合闸则会产生较大的共模电流冲击。在图5所示的逆变器共模电流控制器的电路结构中,当检测到直流母线电容中点的对地电压BUSN大于第一阈值,这表示BUSN电位上浮超出正常范围并可能产生较大并网瞬间共模冲击电流,则可以通过将单刀三掷开关506切换到第一动端的连接状态来减小直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive的大小,从而有效减少BUSN电位上浮程度及控制共模冲击电流的大小。另一方面,当检测到直流母线电容中点的对地电压BUSN小于第二阈值,这表示BUSN电位下浮超出正常范围并可能产生较大并网瞬间共模冲击电流,则可以通过将单刀三掷开关506切换到第二动端的连接状态来减小直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative的大小,从而有效减少BUSN电位下浮程度及控制共模冲击电流的大小。
根据图5所示的逆变器共模电流控制器的电路结构,共模电流控制器500包括:单刀三掷开关506,其中,所述单刀三掷开关506的不动端接地,所述单刀三掷开关506的动端包括第一动端,第二动端和第三动端;第一矫正阻抗502,其中,所述第一矫正阻抗502的一端与所述单刀三掷开关506的所述第一动端连接,所述第一矫正阻抗502的另一端与所述直流母线电容的正极端连接;和第二矫正阻抗504,其中,所述第二矫正阻抗504的一端与所述单刀三掷开关506的所述第二动端连接,所述第二矫正阻抗504的另一端与所述直流母线电容的负极端连接。所述共模电流控制器500用于,当所述直流母线电容的中点对地电压BUSN大于第一阈值时,切换所述单刀三掷开关506到所述第一动端以使得所述第一矫正阻抗502与所述直流母线电容的内在对地阻抗的正极端部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗的大小。所述共模电流控制器500用于,当所述直流母线电容的中点对地电压BUSN小于第二阈值时,切换所述单刀三掷开关506到所述第二动端以使得所述第二矫正阻抗504与所述直流母线电容的内在对地阻抗的负极端部分并联连接于所述直流母线电容的负极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗的大小。其中,所述共模电流控制器500通过调整所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,从而使得所述逆变器可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小。
如此,图5所示的逆变器共模电流控制器的电路结构实现了根据直流母线电容的中点对地电压BUSN来引入第一矫正阻抗502或者第二矫正阻抗504及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
在一些示例性实施例中,第一阈值或者第二阈值可以是预先设定,或者可以是根据对应的逆变器类型及参数而设定,或者可以是可根据对应的电网状态和使用场景而调整的。这些可以依据具体应用环境进行调整和改进,此处不做具体限定。
在一些示例性实施例中,第一矫正阻抗502或者第二矫正阻抗504的大小可以是预先设定,或者可以是根据对应的逆变器类型及参数而设定,或者可以是可根据对应的电网状态和使用场景而调整的。这些可以依据具体应用环境进行调整和改进,此处不做具体限定。
在一些示例性实施例中,单刀三掷开关506的切换连接状态的机制及其具体结构,可以采用合适的技术手段。例如,可以通过可控的电子器件实现对电路通断的控制,包括但不限于,晶闸管、晶体管、场效应管、可控硅、继电器等。这些可以依据具体应用环境进行调整和改进,此处不做具体限定。
在一些示例性实施例中,该直流母线电容中点的对地电压BUSN可以用直接测量的手段获得,例如电压传感器;或者可以用间接手段,例如根据所述逆变器的所述直流母线电容的正极端电压BUSpositive和负极端电压BUSnegative确定。例如通过测量直流母线电容106的正极端对地电压BUSpositive和负极端对地电压BUSnegative,再对这二者求和后除以二。
在一些示例性实施例中,所述第一矫正阻抗502的阻抗值和所述第二矫正阻抗504的阻抗值均可调节,所述第一矫正阻抗502的所述阻抗值和所述第二矫正阻抗504的所述阻抗值被调节以使得所述逆变器的正负母线对地阻抗对称。
在一些示例性实施例中,共模电流控制器500是并网逆变器一部分,该并网逆变器包括直流-直流DC-DC变换器和直流-交流DC-AC变换器。所述共模电流控制器500在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间。
在一些示例性实施例中,共模电流控制器500还用于控制所述逆变器端口Y电容的残余电荷释放。在一种可能的实现方式中,该端口Y电容指的是逆变器的AC一侧的电容。
在一些示例性实施例中,包括多个并机的并网逆变器的光伏发电系统,其中每一个并网逆变器都包括与共模电流控制器500一样的设备和类似的结构,从而具有改进的抵抗光伏发电系统并网瞬间产生的共模电流冲击的能力。
在一些示例性实施例中,共模电流控制器500是光伏发电系统的一部分,该光伏发电系统包括并网逆变器,该并网逆变器包括共模电流控制器500,所述第一阈值和所述第二阈值根据所述并网逆变器并入的电网的状态设定。
图6为本申请实施例提供的另一种实现方式的逆变器共模电流控制器的电路结构示意图。如图6所示,直流电压源PV的正极标注为PVpositive,负极标注为PVnegative,且具有正极端对地阻抗R1和负极端对地阻抗R2。直流电压源PV的正极端对地阻抗R1一端接地(PE),另一端接直流电压源PV的正极PVpositive。直流电压源PV的负极端对地阻抗R2一端接地(PE),另一端接直流电压源PV的负极PVnegative。直流母线电容的电路等效元件包括直流母线电容正极端部分Cpositive、直流母线电容负极端部分Cnegative、直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3以及直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4。直流母线电容正极端部分Cpositive一端是直流母线电容的正极端,该直流母线电容的正极端连接直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3,另一端为直流母线电容的中点,该直流母线电容中点的对地电压标记为BUSN。直流母线电容负极端部分Cnegative一端是直流母线电容的负极端,该直流母线电容的负极端连接直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4,另一端为直流母线电容中点。直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3和直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4均有一端接地。直流电压源PV的正极、负极与直流母线电容正极端部分Cpositive和直流母线电容负极端部分Cnegative分别连接。因此,直流电压源PV的正极端对地阻抗R1与直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3均为一端接地另一端接直流电压源PV的正极,成并联连接关系;直流电压源PV的负极端对地阻抗R2与直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4均为一端接地另一端接直流电压源PV的负极,成并联连接关系。
请继续参阅图6,共模电流控制器600包括矫正阻抗602、第一开关604和第二开关606。矫正阻抗602的一端接地,另一端同时与第一开关604和第二开关606连接;第一开关604一端与矫正阻抗602连接,另一端与直流电压源PV的正极PVpositive连接;第二开关606一端与矫正阻抗602连接,另一端与直流电压源PV的负极PVnegative连接。因此,当第一开关604闭合而第二开关606断开时,矫正阻抗602一端接地另一端接直流电压源PV的正极,从而与直流电压源PV的正极端对地阻抗R1和直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3并联连接于直流母线电容的正极端和接地(PE)节点之间。这时,应当理解的是,直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive,应视为在直流母线电容的正极端与接地之间的等效阻抗,也就是满足公式(7):
Figure BDA0002588063120000221
其中,R1表示直流电压源PV的正极端对地阻抗R1大小,R3表示直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3的大小,R602表示矫正阻抗602的大小。因此,通过第一开关604闭合而第二开关606断开,可以引入矫正阻抗602及减小直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive的大小,并且通过调整矫正阻抗602的大小可以调整直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive的大小,进而可以通过调整直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive的大小而调整直流母线电容的正极端的对地等效阻抗RESpositive和直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,可以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗RESpositive匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗,从而可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小,也即预先控制共模冲击电流(漏电流)的大小。这里,直流母线电容的负极端的对地等效阻抗应理解为直流电压源PV的负极端对地阻抗R2与直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4的并联连接下的等效阻抗的大小。
请继续参阅图6,当第一开关604断开而第二开关606闭合时,矫正阻抗602一端接地另一端接直流电压源PV的负极,从而与直流电压源PV的负极端对地阻抗R2和直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4并联连接于直流母线电容的负极端和接地(PE)节点之间。这时,应当理解的是,直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative,应视为在直流母线电容的负极端与接地之间的等效阻抗,也就是满足公式(8):
Figure BDA0002588063120000222
其中,R2表示直流电压源PV的负极端对地阻抗R2大小,R4表示直流母线电容内在对地阻抗负极端部分R4的大小,R602表示矫正阻抗602的大小。因此,通过第一开关604断开而第二开关606闭合,可以引入矫正阻抗602及减小直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative的大小,并且通过调整矫正阻抗602的大小可以调整直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative的大小,进而可以通过调整直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative的大小而调整直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和直流母线电容的负极端的对地等效阻抗RESnegative之间的阻抗匹配,可以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗RESnegative,从而可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小,也即预先控制共模冲击电流(漏电流)的大小。这里,直流母线电容的正极端的对地等效阻抗应理解为直流电压源PV的正极端对地阻抗R1与直流母线电容内在对地阻抗正极端部分R3的并联连接下的等效阻抗的大小。
受到温度等环境因素变化和器件老化的影响,直流母线电容的正极端的对地等效阻抗RESpositive或者直流母线电容的负极端的对地等效阻抗RESnegative发生变化,从而导致阻抗不匹配,进而导致直流母线电容的正极端电压BUSpositive或者负极端电压BUSnegative出现较大的浮动,这样会导致BUSN电位不为零,此时如果逆变器并网合闸则会产生较大的共模电流冲击。在图6所示的逆变器共模电流控制器的电路结构中,当检测到直流母线电容中点的对地电压BUSN大于第一阈值,这表示BUSN电位上浮超出正常范围并可能产生较大并网瞬间共模冲击电流,则可以通过第一开关604闭合而第二开关606断开来减小直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive的大小,从而有效减少BUSN电位上浮程度及控制共模冲击电流的大小。另一方面,当检测到直流母线电容中点的对地电压BUSN小于第二阈值,这表示BUSN电位下浮超出正常范围并可能产生较大并网瞬间共模冲击电流,则可以通过第一开关604断开而第二开关606闭合来减小直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative的大小,从而有效减少BUSN电位下浮程度及控制共模冲击电流的大小。
根据图6所示的逆变器共模电流控制器的电路结构,所述共模电流控制器600包括:第一开关604,其中,所述第一开关604一端与所述直流母线电容的正极端连接;第二开关606,其中,所述第二开关606一端与所述直流母线电容的负极端连接;矫正阻抗602,其中,所述矫正阻抗602的一端接地,所述矫正阻抗602另一端同时与所述第一开关604另一端和所述第二开关606另一端连接。所述共模电流控制器600用于,当所述直流母线电容的中点对地电压BUSN大于第一阈值时,闭合所述第一开关604及断开所述第二开关606以使得所述矫正阻抗602与所述直流母线电容的内在对地阻抗的正极端部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗的大小。所述共模电流控制器600用于,当所述直流母线电容的中点对地电压小于第二阈值时,闭合所述第二开关606及断开所述第一开关604以使得所述矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的负极端部分并联连接于所述直流母线电容的负极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗的大小。其中,所述共模电流控制器600通过调整所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,从而使得所述逆变器可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小。
如此,图6所示的逆变器共模电流控制器的电路结构实现了根据直流母线电容的中点对地电压BUSN来引入矫正阻抗602及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
在一些示例性实施例中,第一阈值或者第二阈值可以是预先设定,或者可以是根据对应的逆变器类型及参数而设定,或者可以是可根据对应的电网状态和使用场景而调整的。这些可以依据具体应用环境进行调整和改进,此处不做具体限定。
在一些示例性实施例中,矫正阻抗602的大小可以是预先设定,或者可以是根据对应的逆变器类型及参数而设定,或者可以是可根据对应的电网状态和使用场景而调整的。另外,矫正阻抗602的大小可以针对是调节直流母线电容的正极端对地等效阻抗RESpositive的大小或者直流母线电容的负极端对地等效阻抗RESnegative的大小来分别设定。这些可以依据具体应用环境进行调整和改进,此处不做具体限定。
在一些示例性实施例中,第一开关604和第二开关606的闭合断开机制及其具体结构,可以采用合适的技术手段。例如,可以通过可控的电子器件实现对电路通断的控制,包括但不限于,晶闸管、晶体管、场效应管、可控硅、继电器等。这些可以依据具体应用环境进行调整和改进,此处不做具体限定。
在一些示例性实施例中,该直流母线电容中点的对地电压BUSN可以用直接测量的手段获得,例如电压传感器;或者可以用间接手段,例如根据所述逆变器的所述直流母线电容的正极端电压BUSpositive和负极端电压BUSnegative确定。例如通过测量直流母线电容106的正极端对地电压BUSpositive和负极端对地电压BUSnegative,再对这二者求和后除以二。
在一些示例性实施例中,所述矫正阻抗602的阻抗值可调,所述矫正阻抗的所述阻抗值当所述中点对地电压大于所述第一阈值时设定为第一阻抗值,所述矫正阻抗的所述阻抗值当所述中点对地电压小于所述第二阈值时设定为第二阻抗值,所述第一阻抗值和所述第二阻抗值被设定以使得所述逆变器的正负母线对地阻抗对称。
在一些示例性实施例中,共模电流控制器600是并网逆变器一部分,该并网逆变器包括直流-直流DC-DC变换器和直流-交流DC-AC变换器。所述共模电流控制器600在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间。
在一些示例性实施例中,共模电流控制器600还用于控制所述逆变器端口Y电容的残余电荷释放。在一种可能的实现方式中,该端口Y电容指的是逆变器的AC一侧的电容。
在一些示例性实施例中,包括多个并机的并网逆变器的光伏发电系统,其中每一个并网逆变器都包括与共模电流控制器600一样的设备和类似的结构,从而具有改进的抵抗光伏发电系统并网瞬间产生的共模电流冲击的能力。
在一些示例性实施例中,共模电流控制器600是光伏发电系统的一部分,该光伏发电系统包括并网逆变器,该并网逆变器包括共模电流控制器600,所述第一阈值和所述第二阈值根据所述并网逆变器并入的电网的状态设定。
请参阅图7,图7为本申请实施例提供的逆变器的共模电流控制方法的流程示意图。如图7所示,该控制方法包括如下步骤。
步骤S700:获得所述逆变器的直流母线电容的中点对地电压。
其中,该直流母线电容中点的对地电压可以用直接测量的手段获得,例如电压传感器;或者可以用间接手段,例如根据所述逆变器的所述直流母线电容的正极端电压和负极端电压确定。具体地,可以分别采样所述逆变器的所述直流母线电容的正极端电压和负极端电压;和根据所述逆变器的所述直流母线电容的所述正极端电压和所述负极端电压,获得所述中点对地电压。
步骤S702:将所述中点对地电压与第一阈值和第二阈值分别比较。
其中,第一阈值或者第二阈值可以是预先设定,或者可以是根据对应的逆变器类型及参数而设定,或者可以是可根据对应的电网状态和使用场景而调整的。
步骤S704:当所述中点对地电压大于第一阈值时,引入第一矫正阻抗。
其中,所述第一矫正阻抗一端接地,所述第一矫正阻抗与所述直流母线电容的所述内在对地阻抗的正极端部分为并联连接。
在一种可能的实现方式中,所述逆变器从直流电压源接收直流输入。第一矫正阻抗一端与直流电压源的正极连接,另一端与第一开关的一端连接,第一开关的另一端接地。因此,当第一开关闭合时,第一矫正阻抗一端接地另一端接直流电压源的正极,从而与直流电压源PV的正极端对地阻抗和直流母线电容内在对地阻抗正极端部分并联连接于直流母线电容的正极端和接地(PE)节点之间。当检测到直流母线电容中点的对地电压大于第一阈值,这表示电位上浮超出正常范围并可能产生较大并网瞬间共模冲击电流,则可以通过闭合第一开关来减小直流母线电容的正极端对地等效阻抗的大小,从而有效减少电位上浮程度及控制共模冲击电流的大小。
步骤S706:当所述中点对地电压小于第二阈值时,引入第二矫正阻抗。
其中,所述第二矫正阻抗一端接地,所述第二矫正阻抗与所述直流母线电容的所述内在对地阻抗的负极端部分为并联连接。
在一种可能的实现方式中,所述逆变器从直流电压源接收直流输入。第二矫正阻抗一端与直流电压源的负极连接,另一端与第二开关的一端连接,第二开关的另一端接地。因此,当第二开关闭合时,第二矫正阻抗一端接地另一端接直流电压源的负极,从而与直流电压源PV的负极端对地阻抗和直流母线电容内在对地阻抗负极端部分并联连接于直流母线电容的负极端和接地(PE)节点之间。当检测到直流母线电容中点的对地电压小于第二阈值,这表示电位下浮超出正常范围并可能产生较大并网瞬间共模冲击电流,则可以通过闭合第二开关来减小直流母线电容的负极端对地等效阻抗的大小,从而有效减少电位下浮程度及控制共模冲击电流的大小。
如此,图7所示的逆变器的共模电流控制方法实现了根据直流母线电容的中点对地电压来引入矫正阻抗及调整阻抗匹配,从而在逆变器并网合闸之前就可以预先控制当逆变器并网时产生的共模电流的大小,有利于降低系统设计的复杂程度和减小系统设计成本。
本申请提供的具体实施例可以用硬件,软件,固件或固态逻辑电路中的任何一种或组合来实现,并且可以结合信号处理,控制和/或专用电路来实现。本申请具体实施例提供的设备或装置可以包括一个或多个处理器(例如,微处理器,控制器,数字信号处理器(DSP),专用集成电路(ASIC),现场可编程门阵列(FPGA)等),这些处理器处理各种计算机可执行指令从而控制设备或装置的操作。本申请具体实施例提供的设备或装置可以包括将各个组件耦合在一起的系统总线或数据传输系统。系统总线可以包括不同总线结构中的任何一种或不同总线结构的组合,例如存储器总线或存储器控制器,外围总线,通用串行总线和/或利用多种总线体系结构中的任何一种的处理器或本地总线。本申请具体实施例提供的设备或装置可以是单独提供,也可以是系统的一部分,也可以是其它设备或装置的一部分。
本申请提供的具体实施例可以包括计算机可读存储介质或与计算机可读存储介质相结合,例如能够提供非暂时性数据存储的一个或多个存储设备。计算机可读存储介质/存储设备可以被配置为保存数据,程序器和/或指令,这些数据,程序器和/或指令在由本申请具体实施例提供的设备或装置的处理器执行时使这些设备或装置实现有关操作。计算机可读存储介质/存储设备可以包括以下一个或多个特征:易失性,非易失性,动态,静态,可读/写,只读,随机访问,顺序访问,位置可寻址性,文件可寻址性和内容可寻址性。在一个或多个示例性实施例中,计算机可读存储介质/存储设备可以被集成到本申请具体实施例提供的设备或装置中或属于公共系统。计算机可读存储介质/存储设备可以包括光存储设备,半导体存储设备和/或磁存储设备等等,也可以包括随机存取存储器(RAM),闪存,只读存储器(ROM),可擦可编程只读存储器(EPROM),电可擦可编程只读存储器(EEPROM),寄存器,硬盘,可移动磁盘,可记录和/或可重写光盘(CD),数字多功能光盘(DVD),大容量存储介质设备或任何其他形式的合适存储介质。
以上是本申请实施例的实施方式,应当指出,本申请具体实施例描述的方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详细描述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。可以理解的是,本申请实施例以及附图所示的结构并不构成对有关装置或系统的具体限定。在本申请另一些实施例中,有关装置或系统可以包括比具体实施例和附图更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者拆分某些部件,或者具有不同的部件布置。本领域技术人员将理解,在不脱离本申请具体实施例的精神和范围的情况下,可以对具体实施例记载的方法和设备的布置,操作和细节进行各种修改或变化;在不脱离本申请实施例原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims (34)

1.一种逆变器的共模电流控制器,该共模电流控制器连接于所述逆变器的直流母线电容和所述逆变器的直流输入电压源之间,所述直流母线电容的正极端和负极端分别与所述直流输入电压源的正极端和负极端连接,其特征在于,所述共模电流控制器包括:
开关;和
矫正阻抗,其中,所述矫正阻抗的一端接地,所述矫正阻抗的另一端与所述开关的一端连接,所述开关的另一端与所述直流母线电容的正极端和负极端中的一个连接使得所述共模电流控制器和所述直流母线电容的内在对地阻抗的至少一部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和负极端中的所述一个和所述接地之间,
所述共模电流控制器用于,当所述直流母线电容的中点对地电压超出阈值范围时,闭合所述开关以调整所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,从而使得所述逆变器可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小。
2.根据权利要求1所述的共模电流控制器,其特征在于,所述直流母线电容的中点对地电压根据所述直流母线电容的正极端的电压和所述直流母线电容的负极端的电压确定。
3.根据权利要求1所述的共模电流控制器,所述开关的另一端与所述直流母线电容的正极端连接,其特征在于,当所述直流母线电容的中点对地电压大于第一阈值时,所述开关闭合使得所述矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的正极端部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗的大小。
4.根据权利要求1所述的共模电流控制器,所述开关的另一端与所述直流母线电容的负极端连接,其特征在于,当所述直流母线电容的中点对地电压小于第一阈值时,所述开关闭合使得所述矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的负极端部分并联连接于所述直流母线电容的负极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗的大小。
5.根据权利要求1所述的共模电流控制器,其特征在于,所述矫正阻抗的阻抗值可调节,所述矫正阻抗的阻抗值被调节以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的共模电流控制器,其特征在于,所述逆变器包括直流-直流DC-DC变换器和直流-交流DC-AC变换器,所述共模电流控制器在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的共模电流控制器,其特征在于,所述共模电流控制器还用于控制所述逆变器端口Y电容的残余电荷释放。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的共模电流控制器,其特征在于,所述逆变器是光伏发电系统的并网逆变器,所述共模电流控制器用于控制当所述光伏发电系统并网时产生的共模电流的大小。
9.一种逆变器的共模电流控制器,该共模电流控制器连接于所述逆变器的直流母线电容和所述逆变器的直流输入电压源之间,所述直流母线电容的正极端和负极端分别与所述直流输入电压源的正极端和负极端连接,其特征在于,所述共模电流控制器包括:
第一开关,其中,所述第一开关一端与所述直流母线电容的正极端连接;
第二开关,其中,所述第二开关一端与所述直流母线电容的负极端连接;
第一矫正阻抗,其中,所述第一矫正阻抗的一端接地,所述第一矫正阻抗的另一端与所述第一开关的另一端连接;和
第二矫正阻抗,其中,所述第二矫正阻抗的一端接地,所述第二矫正阻抗的另一端与所述第二开关的另一端连接,
所述共模电流控制器用于,当所述直流母线电容的中点对地电压大于第一阈值时,闭合所述第一开关及断开所述第二开关以使得所述第一矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的正极端部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗的大小,
所述共模电流控制器用于,当所述直流母线电容的中点对地电压小于第二阈值时,闭合所述第二开关及断开所述第一开关以使得所述第二矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的负极端部分并联连接于所述直流母线电容的负极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗的大小,
其中,所述共模电流控制器通过调整所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,从而使得所述逆变器可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小。
10.根据权利要求9所述的共模电流控制器,其特征在于,所述直流母线电容的中点对地电压根据所述直流母线电容的正极端的电压和所述直流母线电容的负极端的电压确定。
11.根据权利要求9所述的共模电流控制器,其特征在于,所述第一矫正阻抗的阻抗值和所述第二矫正阻抗的阻抗值均可调节,所述第一矫正阻抗的阻抗值和所述第二矫正阻抗的阻抗值被调节以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的共模电流控制器,其特征在于,所述逆变器包括直流-直流DC-DC变换器和直流-交流DC-AC变换器,所述共模电流控制器在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间。
13.根据权利要求9-11中任一项所述的共模电流控制器,其特征在于,所述共模电流控制器还用于控制所述逆变器端口Y电容的残余电荷释放。
14.根据权利要求9-11中任一项所述的共模电流控制器,其特征在于,所述逆变器是光伏发电系统的并网逆变器,所述共模电流控制器用于控制当所述光伏发电系统并网时产生的共模电流的大小。
15.一种逆变器的共模电流控制器,该共模电流控制器连接于所述逆变器的直流母线电容和所述逆变器的直流输入电压源之间,所述直流母线电容的正极端和负极端分别与所述直流输入电压源的正极端和负极端连接,其特征在于,所述共模电流控制器包括:
单刀三掷开关,其中,所述单刀三掷开关的不动端接地,所述单刀三掷开关的动端包括第一动端,第二动端和第三动端;
第一矫正阻抗,其中,所述第一矫正阻抗的一端与所述单刀三掷开关的所述第一动端连接,所述第一矫正阻抗的另一端与所述直流母线电容的正极端连接;和
第二矫正阻抗,其中,所述第二矫正阻抗的一端与所述单刀三掷开关的所述第二动端连接,所述第二矫正阻抗的另一端与所述直流母线电容的负极端连接,
所述共模电流控制器用于,当所述直流母线电容的中点对地电压大于第一阈值时,切换所述单刀三掷开关到所述第一动端以使得所述第一矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的正极端部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗的大小,
所述共模电流控制器用于,当所述直流母线电容的中点对地电压小于第二阈值时,切换所述单刀三掷开关到所述第二动端以使得所述第二矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的负极端部分并联连接于所述直流母线电容的负极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗的大小,
其中,所述共模电流控制器通过调整所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,从而使得所述逆变器可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小。
16.根据权利要求15所述的共模电流控制器,其特征在于,所述直流母线电容的中点对地电压根据所述直流母线电容的正极端的电压和所述直流母线电容的负极端的电压确定。
17.根据权利要求15所述的共模电流控制器,其特征在于,所述第一矫正阻抗的阻抗值和所述第二矫正阻抗的阻抗值均可调节,所述第一矫正阻抗的阻抗值和所述第二矫正阻抗的阻抗值被调节以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的共模电流控制器,其特征在于,所述逆变器包括直流-直流DC-DC变换器和直流-交流DC-AC变换器,所述共模电流控制器在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间。
19.根据权利要求15-17中任一项所述的共模电流控制器,其特征在于,所述共模电流控制器还用于控制所述逆变器端口Y电容的残余电荷释放。
20.根据权利要求15-17中任一项所述的共模电流控制器,其特征在于,所述逆变器是光伏发电系统的并网逆变器,所述共模电流控制器用于控制当所述光伏发电系统并网时产生的共模电流的大小。
21.一种逆变器的共模电流控制器,该共模电流控制器连接于所述逆变器的直流母线电容和所述逆变器的直流输入电压源之间,所述直流母线电容的正极端和负极端分别与所述直流输入电压源的正极端和负极端连接,其特征在于,所述共模电流控制器包括:
第一开关,其中,所述第一开关一端与所述直流母线电容的正极端连接;
第二开关,其中,所述第二开关一端与所述直流母线电容的负极端连接;
矫正阻抗,其中,所述矫正阻抗的一端接地,所述矫正阻抗另一端同时与所述第一开关另一端和所述第二开关另一端连接,
所述共模电流控制器用于,当所述直流母线电容的中点对地电压大于第一阈值时,闭合所述第一开关及断开所述第二开关以使得所述矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的正极端部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗的大小,
所述共模电流控制器用于,当所述直流母线电容的中点对地电压小于第二阈值时,闭合所述第二开关及断开所述第一开关以使得所述矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的负极端部分并联连接于所述直流母线电容的负极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗的大小,
其中,所述共模电流控制器通过调整所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,从而使得所述逆变器可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小。
22.根据权利要求21所述的共模电流控制器,其特征在于,所述直流母线电容的中点对地电压根据所述直流母线电容的正极端的电压和所述直流母线电容的负极端的电压确定。
23.根据权利要求21所述的共模电流控制器,其特征在于,所述矫正阻抗的阻抗值可调节,所述矫正阻抗的阻抗值被调节以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗。
24.根据权利要求21-23中任一项所述的共模电流控制器,其特征在于,所述逆变器包括直流-直流DC-DC变换器和直流-交流DC-AC变换器,所述共模电流控制器在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间。
25.根据权利要求21-23中任一项所述的共模电流控制器,其特征在于,所述共模电流控制器还用于控制所述逆变器端口Y电容的残余电荷释放。
26.根据权利要求21-23中任一项所述的共模电流控制器,其特征在于,所述逆变器是光伏发电系统的并网逆变器,所述共模电流控制器用于控制当所述光伏发电系统并网时产生的共模电流的大小。
27.一种逆变器的共模电流控制方法,所述逆变器的直流母线电容的正极端和负极端分别与所述逆变器的直流输入电压源的正极端和负极端连接,其特征在于,所述共模电流控制方法包括:
获得所述直流母线电容的中点对地电压;
当所述中点对地电压超出阈值范围时引入矫正阻抗,其中,所述矫正阻抗和所述直流母线电容的内在对地阻抗的至少一部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和负极端中的一个和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗的大小或者所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗的大小;以及
通过调整所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗和所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗之间的阻抗匹配,从而使得所述逆变器可以预先控制当所述逆变器并网时产生的共模电流的大小。
28.根据权利要求27所述的共模电流控制方法,其特征在于,所述共模电流控制方法还包括:
分别采样所述直流母线电容的正极端电压和负极端电压;和
根据所述直流母线电容的正极端电压和负极端电压,获得所述中点对地电压。
29.根据权利要求27所述的共模电流控制方法,其特征在于,所述当所述中点对地电压超出所述阈值范围时引入所述矫正阻抗,包括:
当所述中点对地电压大于第一阈值时引入所述矫正阻抗,其中,所述矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的正极端部分并联连接于所述直流母线电容的正极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗的大小。
30.根据权利要求27所述的共模电流控制方法,其特征在于,所述当所述中点对地电压超出所述阈值范围时引入所述矫正阻抗,包括:
当所述中点对地电压小于第一阈值时引入所述矫正阻抗,其中,所述矫正阻抗与所述直流母线电容的内在对地阻抗的负极端部分并联连接于所述直流母线电容的负极端和所述接地之间,从而减小所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗的大小。
31.根据权利要求27-30中任一项所述的共模电流控制方法,其特征在于,所述矫正阻抗的阻抗值可调节,所述矫正阻抗的阻抗值被调节以使得所述直流母线电容的正极端的对地等效阻抗匹配于所述直流母线电容的负极端的对地等效阻抗。
32.根据权利要求27-30中任一项所述的共模电流控制方法,其特征在于,所述逆变器包括直流-直流DC-DC变换器和直流-交流DC-AC变换器,所述矫正阻抗在所述DC-DC变换器和所述DC-AC变换器之间。
33.根据权利要求27-30中任一项所述的共模电流控制方法,其特征在于,所述逆变器是光伏发电系统的并网逆变器,所述共模电流控制方法用于控制当所述光伏发电系统并网时产生的共模电流的大小。
34.一种光伏发电系统,所述光伏发电系统包括光伏组件,直流-交流逆变电路以及并网滤波器,所述直流-交流逆变电路耦合于所述光伏组件和所述并网逆变器之间,所述光伏发电系统还包括根据权利要求1-5或9-11或15-17或21-23或27-30中任一项所述的共模电流控制器用于控制所述直流-交流逆变电路。
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