CN117318454B - 一种低频共模漏电流抑制方法 - Google Patents

一种低频共模漏电流抑制方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种低频共模漏电流抑制方法,应用于光伏系统的并网过程,光伏系统通过后级的DC/AC单元与电网进行连通,DC/AC单元通过输出端与电网连接的继电器S1的闭合进行并网;DC/AC单元的输出端与电网之间并联有双向开关单元;光伏系统通过软件控制DC/AC单元和双向开关单元形成抑制回路,进而抑制回路适于产生抑制共模漏电流的低频共模电压。本申请的有益效果:通过光伏系统的软件控制所形成的抑制回路可以产生低频共模电压,进而该共模电压可以对形成共模漏电流的差模电压进行抑制,从而实现对共模漏电流的抑制。有效解决了因低频共模漏电流太大而引起的漏电保护器跳闸的问题,整体实施方式简单易行。

Description

一种低频共模漏电流抑制方法
技术领域
本申请涉及光伏发电技术领域,尤其是涉及一种低频共模漏电流抑制方法。
背景技术
如图1所示,为现有的一种光伏系统的典型拓扑结构,其前级为DC/DC单元110,这里可以采用Boost拓扑,但不限于此;后级为DC/AC单元120,这里可以采用Heric拓扑,但不限于此;DC/AC单元120的输出端与电网进行连接,进而通过继电器S1的闭合来实现光伏系统的并网。在实际的并网过程中发现,漏电保护器对低频漏电流敏感,即光伏系统输出的地电流(共模漏电流)ig0中低频分量太大,会引起漏电保护器跳闸,进而影响光伏系统的正常并网过程。所以,现在需要对光伏系统进行并网过程中所产生的低频漏电流进行抑制。
发明内容
本申请的其中一个目的在于提供一种能够解决上述背景技术中至少一个缺陷的低频共模漏电流抑制方法。
为达到上述的至少一个目的,本申请采用的技术方案为:一种低频共模漏电流抑制方法,应用于光伏系统的并网过程,光伏系统通过后级的DC/AC单元与电网进行连通,DC/AC单元通过输出端与电网连接的继电器S1的闭合进行并网;DC/AC单元的输出端与电网之间并联有双向开关单元;光伏系统通过软件控制DC/AC单元和双向开关单元形成抑制回路,进而抑制回路适于产生抑制共模漏电流的低频共模电压。
优选的,DC/AC单元包括呈桥式连接的开关管Sa1、Sa4、Sb1和Sb4;其中,相互串联的开关管Sa1和Sa4和相互串联的开关管Sb1和Sb4进行并联;在零电平时,通过将开关管Sa1和Sb4导通或将开关管Sa4和Sb1导通,进而与开通的双向开关单元进行连接以形成抑制回路。
优选的,双向开关单元包括反串联的开关管S2和S3;在零电平时,开关管S2和S3均处于导通状态,进而与导通的开关管Sa1和Sb4或导通的开关管Sa4和Sb1形成抑制回路。
优选的,在光伏系统正常并网时,光伏系统通过原始环路控制得到DC/AC单元的各开关管的第一驱动信号;则抑制回路的具体控制过程如下:
S100:将共模漏电流ig0经过滤波环路得到调制信号dz
S200:将调制信号dz送入零序调制单元,进而得到驱动信号Sz+和Sz-
S300:将开关管Sa1和Sb4的第一驱动信号与驱动信号Sz+进行或逻辑,以及将开关管Sa4和Sb1的第一驱动信号与驱动信号Sz-进行或逻辑;进而产生驱动开关管Sa1、Sa4、Sb1和Sb4的第二驱动信号并发送至相应的开关管。
优选的,滤波环路为零序环路,滤波环路包括低通滤波单元和PI控制器;则步骤S100包括如下过程:低通滤波单元对共模漏电流ig0的零序分量进行低通滤波,然后与参考值IZ *进行比较,最后将比较的结果送入PI控制器中得到所需的调制信号dz
优选的,共模漏电流ig0的低频分量的频率为50Hz,则滤波环路为谐振环路,滤波环路包括谐振滤波器和PR控制器;则步骤S100包括如下过程:谐振滤波器对共模漏电流ig0进行谐振滤波,然后与参考值IZ *进行比较,最后将比较的结果送入PR控制器中得到所需的调制信号dz;其中,谐振滤波器和PR控制器的谐振频率为50Hz。
优选的,在步骤S200中,当调制信号dz的参考波为正方向;若参考波的幅值小于零序调制单元的三角波幅值,则驱动信号Sz+为高电平,驱动信号Sz-为低电平;若参考波的幅值大于零序调制单元的三角波幅值,则驱动信号Sz+和Sz-均为低电平;当调制信号dz的参考波为负方向,将参考波反向;若反向参考波的幅值小于零序调制单元的三角波幅值,则驱动信号Sz-为高电平,驱动信号Sz+为低电平;若参考波的幅值大于零序调制单元的三角波幅值,则驱动信号Sz+和Sz-均为低电平;其中,零序调制单元只有在零电平时进行三角波计数,否则三角波计数为零。
优选的,光伏系统还适于通过硬件控制的方式替代软件控制进行共模漏电流的抑制;具体的硬件控制过程如下:光伏系统通过硬件将电网的零线端接地,进而将形成共模漏电流的差模电压进行消除。
优选的,光伏系统与电网零线端连接的输出端通过旁路开关Sac进行接地;当需要抑制共模漏电流ig0时,将旁路开关Sac进行闭合,进而将网侧对地电容Cg对应的电压降低为零。
优选的,共模漏电流ig0的低频分量的频率为50Hz;光伏系统与电网零线端连接的输出端通过陷波滤波器进行接地,陷波滤波器适于将网侧对地电容Cg对应的频率为50Hz的电压分量抑制为零。
与现有技术相比,本申请的有益效果在于:
光伏系统通过软件控制所形成的抑制回路可以产生低频共模电压,进而该共模电压可以对形成共模漏电流的差模电压进行抑制,从而实现对共模漏电流的抑制。有效解决了因低频共模漏电流太大而引起的漏电保护器跳闸的问题,整体实施方式简单易行。
附图说明
图1为本发明中光伏系统的拓扑结构示意图。
图2为本发明中光伏系统的对地电容分布结构示意图。
图3为本发明中光伏系统的对地电容等效电路示意图。
图4为本发明图3所示等效电路图的简化电路示意图。
图5为本发明中DC/AC单元和双向开关单元形成共模回路的示意图一。
图6为本发明中DC/AC单元和双向开关单元形成共模回路的示意图二。
图7为本发明中光伏系统的原始环路控制示意图。
图8为本发明中光伏系统的各开关管在原始环路控制下的电平状态示意图。
图9为本发明中光伏系统通过零序控制环路进行控制的示意图。
图10为本发明中光伏系统的各开关管在零序控制下的电平状态示意图。
图11为本发明中谐振环路的结构示意图。
图12为本发明中光伏系统通过硬件抑制共模漏电流的实施例一的电路结构示意图。
图13为本发明中光伏系统通过硬件抑制共模漏电流的实施例二的电路结构示意图。
图中:DC/DC单元110、DC/AC单元120、双向开关单元130。
具体实施方式
下面,结合具体实施方式,对本申请做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本申请的描述中,需要说明的是,对于方位词,如有术语“中心”、 “横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于叙述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作,不能理解为限制本申请的具体保护范围。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1所示,光伏系统包括依次连接的光伏组件PV、DC/DC单元110以及DC/AC单元120,光伏系统通过DC/AC单元120的输出端与电网进行连接,且DC/AC单元120的输出端与电网的火线端以及零线端均通过串联的继电器S1进行连接,进而通过继电器S1的闭合来实现光伏系统的并网。
为了方便对本申请的方案进行理解,首先可以对继电器闭合引起漏电流的共模电压进行分析。
根据图1所示的光伏系统的拓扑结构,可以分析得到图2所示的光伏系统的对地电容分布结构示意图。光伏系统在并网时主要考虑的对地阻抗有:光伏组件PV的输出侧正负端对地电容CPV+和CPV-;正负母线的对地电容Cdc+和Cdc-;DC/AC单元120的输出端对地电容Cac+和Cac-以及电网的对地阻抗Cg
根据图2可以对光伏系统进行并网的阻抗电路进行等效,得到如图3所示的等效电路图。其中,DC/AC单元120本身产生的差模电压和共模电压分别为vo/2以及voc;vo为母线中点O的电压。一般来说,CPV+=CPV-=CPV,Cdc+=Cdc-=Cdc,则对图3所示的等效电路进行简化,可以得到图4所示的简化电路示意图。
则根据图4所示,直流侧等效的直流电源为:
;则对应的等效阻抗由2CPV+2Cdc决定。
一般来说,等效阻抗(2CPV+2Cdc)的电压为Vdc1+vac1;其中,Vdc1为直流电压,vac1为交流电压。则根据图4所示,可以得到对地电容Cac+和Cac-的电压vac+和vac-对应的表达式:
一般来说,对地电容Cac+=Cac-=Cac;则根据图4可以得到如下表达式:
按照直流和交流分别相等的原则:
将上式带入电压vac+和vac-对应的表达式中,可以得到:
由图4可知,电网对地电压vg =vac-= vg0;其中,vg0为电网的对地电容Cg对应的电压。
则有:
由上式可知,在DC/AC单元120没有注入共模电压之前(voc=0),差模电压vo会引入低频的交流电流。理论上,差模电压vo和电网电压vg基本相同,因此,共模漏电流ig0中的低频电流分量跟电网电压vg成比例,且频率为电网频率50Hz。由于漏电保护器对低频漏电流敏感,共模漏电流ig0中低频分量太大,会引起漏电保护器跳闸。因此,在进行光伏系统的并网时,需要对输出地电流中频率为50Hz的分量进行抑制。
实施例一:
如图5和图6所示,一种低频共模漏电流抑制方法,应用于光伏系统的并网过程,光伏系统通过后级的DC/AC单元120与电网进行连通,DC/AC单元120通过输出端与电网连接的继电器S1的闭合进行并网。DC/AC单元120的输出端与电网之间并联有双向开关单元130;光伏系统通过软件控制DC/AC单元120和双向开关单元130形成抑制回路,进而抑制回路可以产生抑制共模漏电流的低频共模电压。
可以理解的是,光伏系统通过软件控制形成抑制回路对共模漏电流进行抑制的基本思想是:通过抑制回路产生的低频共模电压对形成共模漏电流的差模电压v0进行抑制或消除,进而达到抑制或消除共模漏电流ig0的目的。
应当知道的是,如图5和图6所示,DC/AC单元120具体包括呈桥式连接的开关管Sa1、Sa4、Sb1和Sb4。其中,开关管Sa1和Sa4相互连接形成第一支路,开关管Sb1和Sb4相互连接形成第二支路;第一支路和第二支路并联于正负母线,且开关管Sa1和Sb4靠近正母线;双向开关单元130的输入端分别与第一支路和第二支路的中点连接。开关管Sa1、Sa4、Sb1和Sb4的具体结构有多种,如场效应管和晶闸管等,本实施例中优选采用场效应管。
本实施例中,对于DC/AC单元120与双向开关单元130进行连接以形成抑制回路的具体形成方式,根据开关管的电平状态不同可以有两种形成方式。
第一种:在零电平时,DC/AC单元120通过导通的开关管Sa1和Sb4与开通的双向开关单元130进行连接以形成抑制回路。
第二种:在零电平时,DC/AC单元120通过导通的开关管Sa4和Sb1与开通的双向开关单元130进行连接以形成抑制回路。
应当知道的是, DC/AC单元120的控制波为正弦波,则控制波在不同方向时对应的开关管的电平状态是不同的,所以抑制回路可以根据控制波的方向为第一种形成方式和第二种形成方式的交替形成。
具体的,双向开关单元130的具体结构有多种,其中一种结构如图5和图6所示,双向开关单元130包括反串联的开关管S2和S3,开关管S2和S3的具体结构有多种,如场效应管和晶闸管等,本实施例中优选采用场效应管。在零电平时,开关管S2和S3处于导通状态,进而与导通的开关管Sa1和Sb4或导通的开关管Sa4和Sb1进行连接以形成抑制回路。
应当知道的是,当零电平时,若开关管S2、S3、Sa4和Sb1进行导通,则抑制回路如图5中粗实线所示;此时抑制回路可以产生的低频共模电压为-Vdc/2。若开关管S2、S3、Sa1和Sb4进行导通,则抑制回路如图6中粗实线所示,此时抑制回路产生的低频共模电压为Vdc/2。通过形成的低频共模电压可以对前述内容中DC/AC单元120直流侧等效的直流电源Vdc_eq的值进行改变,进而对电网对应的对地电容Cg的电压vg0进行抑制,则相应的差模电压vo的值也会被抑制,从而可以实现对共模漏电流ig0的抑制甚至消除。
为了方便对后续内容的理解,如图7所示,可以先对光伏系统进行正常并网的原始环路控制过程进行详细的描述。
首先,对DC/AC单元120的输出电流ig进行采样并将其设置为ia;然后将电流ia旋转90°并获得电流iβ,然后将电流ia和电流iβ进行αβ/dq变换可以得到电流id和iq
然后,通过比较器将电流id和iq与其各自的参考Id *和Iq *进行比较,并将比较后的差值送入对应的PI控制器中。然后相应的PI控制器可以将输出分别与电网前馈值vgd和vgq相加,再经过dq/abc变换后获得波形为正弦波的占空比d。
最后,将占空比d送入调制单元进行调制,可以产生各开关管S2、S3、Sa1、Sb4、Sa4和Sb1的驱动信号。
如图8所示,当占空比d的参考波为正方向时,开关管S2处于高电平的恒定导通状态;同时开关管Sa4和Sb4处于低电平的恒定断开状态;此时开关管Sa1、Sb1和S3进行PWM打波。
对于开关管Sa1、Sb1和S3进行PWM打波;在占空比d的参考波幅值大于调制单元的三角波幅值时,开关管Sa1和Sb1均处于高电平,开关管S3处于低电平。在参考波幅值小于三角波幅值时,开关管Sa1和Sb1均处于低电平,开关管S3处于高电平。
而当占空比d的参考波为负方向时,开关管S3处于高电平的恒定导通状态;同时开关管Sa1和Sb1处于低电平的恒定断开状态;此时开关管Sa4、Sb4和S2进行PWM打波。
对于开关管Sa4、Sb4和S2进行PWM打波;在占空比d的参考波幅值小于调制单元的三角波幅值时,开关管Sa4和Sb4均处于高电平,开关管S2处于低电平。在参考波幅值大于三角波幅值时,开关管Sa4和Sb4均处于低电平,开关管S2处于高电平。
本实施例中,为了保证抑制回路的正常进行,可以对光伏系统的原始环路控制进行改进。为了方便后续内容的描述,可以将光伏系统通过原始环路控制得到DC/AC单元120的各开关管的驱动信号定义为第一驱动信号,即图9和图10中所示的Sa1´、Sb4´、Sa4´和Sb1´。则在光伏系统的原始环路控制的基础上,抑制回路的具体控制过程如下:
S100:将共模漏电流ig0经过滤波环路得到调制信号dz
S200:将调制信号dz送入零序调制单元,进而得到驱动信号Sz+和Sz-
S300:将开关管Sa1和Sb4的第一驱动信号与驱动信号Sz+进行或逻辑,以及将开关管Sa4和Sb1的第一驱动信号与驱动信号Sz-进行或逻辑;进而产生驱动开关管Sa1、Sa4、Sb1和Sb4的第二驱动信号并发送至相应的开关管。
应当知道的是,对于步骤S100中通过共模漏电流ig0获取调制信号dz的滤波环路的具体结构有多种,包括但不限于下述的两种。
结构一:如图9所示,滤波环路为零序环路,滤波环路包括低通滤波单元和PI控制器。则在步骤S100中,低通滤波单元可以对共模漏电流ig0的零序分量进行低通滤波,然后与参考值IZ *进行比较,最后将比较的结果送入PI控制器中得到所需的调制信号dz
结构二:如图11所示,由前述内容可知共模漏电流ig0的低频分量的频率为50Hz,则滤波环路还可以为谐振环路,滤波环路包括谐振滤波器和PR控制器。则在步骤S100中,谐振滤波器对共模漏电流ig0进行谐振滤波,然后与参考值IZ *进行比较,最后将比较的结果送入PR控制器中得到所需的调制信号dz;其中,谐振滤波器和PR控制器的谐振频率为50Hz。
应当知道的是,谐振滤波器和PR控制器(比例谐振控制器)的具体结构和工作原理为本领域技术人员所公知;为了方便理解,下面可以进行简单的说明。谐振滤波器的原理可以用简单的谐振电路来解释,主要由一个电感和电容组成,当电路中的电容和电感的数值满足一定条件时,电路会在特定频率下产生谐振。在谐振频率下,电路中的电容和电感会相互作用,使得电路的阻抗变的非常小,从而使信号可以通过电路,而对于非谐振频率的信号,电路的阻抗会变的非常大,使得信号无法通过电路。PR控制器是控制方式采用了比例谐振控制方法的控制器,能够选择性的通过选定频率范围内的信号,同时抑制其他频率的信号。
可以理解的是,由图8所示的光伏系统在原始环路控制下的电平状态图可知,当占空比d的参考波为正方向时,控制开关管Sa4和Sb4进行响应的第一驱动信号处于恒定的低电平,则无法满足通过开关管Sa1和Sb4的导通或开关管Sa4和Sb1的导通与导通的双向开关单元130形成抑制回路。同时,当占空比d的参考波为负方向时,控制开关管Sa1和Sb1进行响应的第一驱动信号将处于恒定的低电平,则无法满足通过开关管Sa1和Sb4的导通或开关管Sa4和Sb1的导通与导通的双向开关单元130形成抑制回路。
所以本实施例将滤波环路形成的调制信号dz经零序调制单元后得到驱动信号Sz+和Sz-,进而通过驱动信号Sz+和Sz-分别与对应的第一驱动信号进行逻辑对比,从而可以得到所需的开关管的第二驱动信号以实现抑制回路的形成。
具体的,如图10所示,在步骤S200中,当调制信号dz的参考波为正方向;若参考波的幅值小于零序调制单元的三角波幅值,则驱动信号Sz+为高电平,驱动信号Sz-为低电平;若参考波的幅值大于零序调制单元的三角波幅值,则驱动信号Sz+和Sz-均为低电平。当调制信号dz的参考波为负方向,将参考波反向;若反向参考波的幅值小于零序调制单元的三角波幅值,则驱动信号Sz-为高电平,驱动信号Sz+为低电平;若参考波的幅值大于零序调制单元的三角波幅值,则驱动信号Sz+和Sz-均为低电平。其中,零序调制单元只有在零电平即开关管S2和S3都处于高电平时,使能零序调制单元才进行三角波进行计数,否则零序调制单元的三角波计数为零。
可以理解的是,如图10所示,当调制信号dz的参考波为正方向,且开关管S2和S3均处于高电平时,驱动信号Sz-为恒定低电平,但驱动信号Sz+在参考波的幅值小于零序调制单元的三角波幅值时为高电平,进而通过或逻辑可以得到处于高电平的开关管Sa1和Sb4对应的第二驱动信号,从而开关管Sa1和Sb4通过导通与双向开关单元130形成所需的抑制回路。
当调制信号dz的参考波为负方向并取反,且开关管S2和S3均处于高电平时,驱动信号Sz+为恒定低电平,但驱动信号Sz-在反向参考波的幅值小于零序调制单元的三角波幅值时为高电平,进而通过或逻辑可以得到处于高电平的开关管Sa4和Sb1对应的第二驱动信号,从而开关管Sa4和Sb1通过导通与双向开关单元130形成所需的抑制回路。
实施例二:
相比较实施例一,本实施例的区别点在于:如图12和图13所示,光伏系统还可以通过硬件控制的方式来替代软件控制进行共模漏电流ig0的抑制。具体的硬件控制过程如下:光伏系统通过硬件将电网的零线端接地,进而将形成共模漏电流的差模电压进行消除。
可以理解的是,通过硬件将电网的零线端接地,相当于将电网的对地电容Cg进行短路,也可以理解为电网的零线端的电势为零;这样电网的对地电容Cg上将不会有电压,则相应的共模漏电流ig0也为零。
本实施例中,对于光伏系统通过硬件将电网的零线端接地的方式有多种,包括但不限于下述的两种。
方式一:如图12所示,光伏系统的DC/AC单元120与电网零线端连接的输出端通过旁路开关Sac进行接地。当需要抑制共模漏电流ig0时,将旁路开关Sac进行闭合,进而电网电压可以经过旁路开关Sac流入DC/AC单元120,使得对地电容Cg对应的电压降低为零,则对应的共模漏电流ig0也为零。
方式二:如图13所示,共模漏电流ig0的低频分量的频率为50Hz;光伏系统的DC/AC单元120与电网零线端连接的输出端通过陷波滤波器进行接地。当需要抑制共模漏电流ig0时,频率为50Hz的地电流主要通过陷波滤波器流入到DC/AC单元120,进而对地电容Cg上不会产生频率为50Hz的电压,则对应的共模漏电流ig0中频率为50Hz的低频分量也为零。
应当知道的是,陷波滤波器的具体结构和工作原理为本领域技术人员所公知,其作用是为频率为50Hz的电流提供低阻,这样频率为50Hz的地电流主要通过陷波滤波器流入到DC/AC单元120,而不会流入到网侧的对地电容Cg
还应当知道的是,对于上述的方式一,旁路开关Sac的闭合可以将整个地电流通过旁路开关Sac流入到DC/AC单元120,即地电流的高频分量也会通过旁路开关Sac流入到DC/AC单元120,这将可能会造成DC/AC单元120的输出电流谐波增加,进而导致光伏系统的并网过程不稳定。而方式二,陷波滤波器只是将频率为50Hz的共模漏电流Ig0流入到DC/AC单元120,可以有效防止高频电流分量进入到DC/AC单元120。所以在本实施例中,对于光伏系统通过硬件将电网的零线端接地的方式可以优选采用上述的方式二。
可以理解的是,光伏系统可以是采用实施例一和实施例二中任意的一种控制方式来进行低频共模漏电流的抑制。当然,光伏系统也可以同时包括上述实施例一的软件控制方式和实施例二的硬件控制方式;在进行低频共模漏电流的抑制时,可以选择其中一种控制方式进行运行,同时将另一种控制方式进行关闭。
以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解,本申请不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理,在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种低频共模漏电流抑制方法,应用于光伏系统的并网过程,光伏系统通过后级的DC/AC单元与电网进行连通,DC/AC单元通过输出端与电网连接的继电器S1的闭合进行并网;其特征在于:DC/AC单元的输出端与电网之间并联有双向开关单元;光伏系统通过软件控制DC/AC单元和双向开关单元形成抑制回路,进而抑制回路适于产生抑制共模漏电流的低频共模电压;
DC/AC单元包括呈桥式连接的开关管Sa1、Sa4、Sb1和Sb4;其中,开关管Sa1和Sa4相互连接形成第一支路,开关管Sb1和Sb4相互连接形成第二支路;第一支路和第二支路并联于正负母线,且开关管Sa1和Sb4靠近正母线;双向开关单元的输入端分别与第一支路和第二支路的中点连接;在零电平时,通过将开关管Sa1和Sb4导通或将开关管Sa4和Sb1导通,进而与开通的双向开关单元进行连接以形成抑制回路。
2.如权利要求1所述的低频共模漏电流抑制方法,其特征在于:双向开关单元包括反串联的开关管S2和S3;在零电平时,开关管S2和S3均处于导通状态,进而与导通的开关管Sa1和Sb4或导通的开关管Sa4和Sb1形成抑制回路。
3.如权利要求2所述的低频共模漏电流抑制方法,其特征在于:在光伏系统正常并网时,光伏系统通过原始环路控制得到DC/AC单元的各开关管的第一驱动信号;则抑制回路的具体控制过程如下:
S100:将共模漏电流ig0经过滤波环路得到调制信号dz
S200:将调制信号dz送入零序调制单元,进而得到驱动信号Sz+和Sz-
S300:将开关管Sa1和Sb4的第一驱动信号与驱动信号Sz+进行或逻辑,以及将开关管Sa4和Sb1的第一驱动信号与驱动信号Sz-进行或逻辑;进而产生驱动开关管Sa1、Sa4、Sb1和Sb4的第二驱动信号并发送至相应的开关管。
4.如权利要求3所述的低频共模漏电流抑制方法,其特征在于:滤波环路为零序环路,滤波环路包括低通滤波单元和PI控制器;
则步骤S100包括如下过程:低通滤波单元对共模漏电流ig0的零序分量进行低通滤波,然后与参考值IZ *进行比较,最后将比较的结果送入PI控制器中得到所需的调制信号dz
5.如权利要求3所述的低频共模漏电流抑制方法,其特征在于:共模漏电流ig0的低频分量的频率为50Hz,则滤波环路为谐振环路,滤波环路包括谐振滤波器和PR控制器;
则步骤S100包括如下过程:谐振滤波器对共模漏电流ig0进行谐振滤波,然后与参考值IZ *进行比较,最后将比较的结果送入PR控制器中得到所需的调制信号dz;其中,谐振滤波器和PR控制器的谐振频率均为50Hz。
6.如权利要求3-5任一项所述的低频共模漏电流抑制方法,其特征在于:在步骤S200中,当调制信号dz的参考波为正方向;若参考波的幅值小于零序调制单元的三角波幅值,则驱动信号Sz+为高电平,驱动信号Sz-为低电平;若参考波的幅值大于零序调制单元的三角波幅值,则驱动信号Sz+和Sz-均为低电平;
当调制信号dz的参考波为负方向,将参考波反向;若反向参考波的幅值小于零序调制单元的三角波幅值,则驱动信号Sz-为高电平,驱动信号Sz+为低电平;若参考波的幅值大于零序调制单元的三角波幅值,则驱动信号Sz+和Sz-均为低电平;其中,零序调制单元只有在零电平时进行三角波计数,否则三角波计数为零。
7.如权利要求1所述的低频共模漏电流抑制方法,其特征在于:光伏系统还适于通过硬件控制的方式替代软件控制进行共模漏电流的抑制;
具体的硬件控制过程如下:光伏系统通过硬件将电网的零线端接地,进而将形成共模漏电流的差模电压进行消除;其中,共模漏电流ig0的低频分量的频率为50Hz;
光伏系统与电网零线端连接的输出端通过旁路开关Sac进行接地;当需要抑制共模漏电流ig0时,将旁路开关Sac进行闭合,进而将网侧对地电容Cg对应的电压降低为零;
或者,光伏系统与电网零线端连接的输出端通过陷波滤波器进行接地,陷波滤波器适于将网侧对地电容Cg对应的频率为50Hz的电压分量抑制为零。
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