CN108418452A - 一种无漏电流光伏并网逆变器及其控制方法 - Google Patents

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姚志垒
谭国东
廖启蒙
王驰
徐静
耿洋
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Abstract

本发明公布了一种无漏电流光伏并网逆变器及其控制方法，该并网逆变器包括光伏电池、输入电容、中间电容、第一滤波电感、第二滤波电感、第三滤波电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管和电网。控制方法为：通过控制第三开关管，实现中间电容两端的电压等于光伏电池输出电压；通过控制第一开关管和第二开关管，实现并网逆变器电网电流的稳定输出。本发明适用于光伏并网发电的场合；由于该并网逆变器光伏电池极板与电网地直接连接，光伏电池板对地寄生电容被地短接，从而可从根本上消除共模漏电流；该并网逆变器无传统桥式逆变器的桥臂直通问题。

Description

一种无漏电流光伏并网逆变器及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种逆变器及其控制方法，尤其是一种无漏电流光伏并网逆变器及其控制方法。
背景技术
由于非隔离光伏逆变器在光伏组件和电网之间没有隔离，从而可能产生共模漏电流流过光伏组件的对地寄生电容。该共模漏电流会引起电磁干扰，增加***损耗，甚至对人身安全构成威胁。德国VDE-0126-1-1标准规定非隔离光伏逆变器共模漏电流有效值应小于30mA。若***检测其超过该值，非隔离光伏逆变器将停机。国内外专家学者对如何抑制非隔离光伏逆变器的共模漏电流展开了一系列卓有成效的研究。常用的方法有：改进调制技术、增加开关器件、增加滤波器和改进控制方法等。但上述方法抑制共模漏电流的效果易受光伏组件对地寄生电容和电路参数变化的影响，因此，有必要研究能从根本上消除共模漏电流的逆变器拓扑及其控制方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的缺点，提出一种无共模漏电流的光伏并网逆变器及其控制方法。
本发明的一种无漏电流光伏并网逆变器及其控制方法，无漏电流光伏并网逆变器包括光伏电池、输入电容Cin、中间电容Co1、第一滤波电感L1、第二滤波电感L2、第三滤波电感L3、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和电网；具体拓扑结构为：光伏电池PV的正极分别连接输入电容Cin的一端、第一开关管S1的一端、第二二极管D2的阴极和第三开关管S3的一端，光伏电池PV的负极分别连接输入电容Cin的另一端、中间电容Co1的一端、第三滤波电感L3的一端和电网的地，中间电容Co1的另一端分别连接第三二极管D3的阳极、第一二极管D3的阳极和第二开关管S2的一端，第三滤波电感L3的另一端分别连接第三二极管D3的阴极和第三开关管S3的另一端，电网的正端分别连接第一滤波电感L1的一端和第二滤波电感L2的一端，第一滤波电感L1的另一端分别连接第一开关管S2的另一端和第一二极管D1的阴极，第二滤波电感L2的另一端分别连接第二开关管S2的另一端和第二二极管D1的阳极。
本发明的控制方法为：通过控制第三开关管S3，实现中间电容Co1两端的电压vo1等于光伏电池输出电压vPV；通过控制第一开关管S1和第二开关管S2，实现并网逆变器电网电流ig的稳定输出。
第一～第三滤波电感材料可为磁粉芯或铁氧体；第一～第三开关管可为MOS管或IGBT；第一～第三二极管可为SIC二极管或快恢复二极管；输入电容Cin为有极性电容或无极性电容；中间电容Co1为有极性电容或无极性电容。
本发明适用于光伏并网发电的场合；由于该并网逆变器光伏电池极板与电网地直接连接，光伏电池板对地寄生电容被地短接，从而可从根本上消除共模漏电流；该并网逆变器无传统桥式逆变器的桥臂直通问题。
附图说明
图1：本发明的无漏电流光伏并网逆变器的电路图。
图中的主要符号名称：vPV、光伏电池电压，Cin、输入电容，S1～S3、功率开关管，D1～D3、二极管，Co1、中间电容，vo1、中间电容两端电压，L1～L3、滤波电感，vg、电网电压，ig、电网电流。
具体实施方式
由图1可知，本申请的无漏电流光伏并网逆变器及其控制方法，无漏电流光伏并网逆变器包括光伏电池、输入电容Cin、中间电容Co1、第一滤波电感L1、第二滤波电感L2、第三滤波电感L3、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和电网；具体拓扑结构为：光伏电池PV的正极分别连接输入电容Cin的一端、第一开关管S1的一端、第二二极管D2的阴极和第三开关管S3的一端，光伏电池PV的负极分别连接输入电容Cin的另一端、中间电容Co1的一端、第三滤波电感L3的一端和电网的地，中间电容Co1的另一端分别连接第三二极管D3的阳极、第一二极管D3的阳极和第二开关管S2的一端，第三滤波电感L3的另一端分别连接第三二极管D3的阴极和第三开关管S3的另一端，电网的正端分别连接第一滤波电感L1的一端和第二滤波电感L2的一端，第一滤波电感L1的另一端分别连接第一开关管S2的另一端和第一二极管D1的阴极，第二滤波电感L2的另一端分别连接第二开关管S2的另一端和第二二极管D1的阳极。
本申请的控制方法为：通过控制第三开关管S3，实现中间电容Co1两端的电压vo1等于光伏电池输出电压vPV；通过控制第一开关管S1和第二开关管S2，实现并网逆变器电网电流ig的稳定输出。
第一～第三滤波电感材料可为磁粉芯或铁氧体；第一～第三开关管可为MOS管或IGBT；第一～第三二极管可为SIC二极管或快恢复二极管；输入电容Cin为有极性电容或无极性电容；中间电容Co1为有极性电容或无极性电容。
电网电流为闭环控制，可采用滞环电流控制或正弦脉冲宽度调制控制方式；中间电容电压为开环控制或闭环控制，可采用脉冲宽度调制控制方式。
该并网逆变器也可拓展至三相并网逆变器，即将第一滤波电感L1、第一开关管S1、第一二极管D1、第二滤波电感L2、第二开关管S2和第二二极管D2对应的单相电路，拓展成三相电路，便可得到三相并网逆变器。

Claims (6)

1.一种无漏电流光伏并网逆变器及其控制方法，所述无漏电流光伏并网逆变器包括光伏电池、输入电容Cin、中间电容Co1、第一滤波电感L1、第二滤波电感L2、第三滤波电感L3、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和电网；具体拓扑结构为：光伏电池PV的正极分别连接输入电容Cin的一端、第一开关管S1的一端、第二二极管D2的阴极和第三开关管S3的一端，光伏电池PV的负极分别连接输入电容Cin的另一端、中间电容Co1的一端、第三滤波电感L3的一端和电网的地，中间电容Co1的另一端分别连接第三二极管D3的阳极、第一二极管D3的阳极和第二开关管S2的一端，第三滤波电感L3的另一端分别连接第三二极管D3的阴极和第三开关管S3的另一端，电网的正端分别连接第一滤波电感L1的一端和第二滤波电感L2的一端，第一滤波电感L1的另一端分别连接第一开关管S2的另一端和第一二极管D1的阴极，第二滤波电感L2的另一端分别连接第二开关管S2的另一端和第二二极管D1的阳极。
所述控制方法为：通过控制第三开关管S3，实现中间电容Co1两端的电压vo1等于光伏电池输出电压vPV；通过控制第一开关管S1和第二开关管S2，实现并网逆变器电网电流ig的稳定输出。
2.根据权利要求1所述的无漏电流光伏逆变器及其控制方法，所述第一～第三滤波电感材料可为磁粉芯或铁氧体。
3.根据权利要求1所述的无漏电流光伏逆变器及其控制方法，所述第一～第三开关管可为MOS管或IGBT。
4.根据权利要求1所述的无漏电流光伏逆变器及其控制方法，所述第一～第三二极管可为SIC二极管或快恢复二极管。
5.根据权利要求1所述的无漏电流光伏逆变器及其控制方法，所述输入电容Cin为有极性电容或无极性电容。
6.根据权利要求1所述的无漏电流光伏逆变器及其控制方法，所述中间电容Co1为有极性电容或无极性电容。
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