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中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会
单相非隔离型光伏并网逆变器中共模电流抑制的研究
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孙龙林 张 兴 许 颇 赵 为 曹仁贤
1) 合肥工业大学电气工程学院,合肥 230009 2) 合肥阳光电源有限公司,合肥 230088
1) Email :sunlonglin321@163.com
摘 要 在无变压器的非隔离型光伏并网系统中,电网和光伏阵列之间存在电气连接。由于光伏阵列和地之间存在寄生电
容,会产生共模电流,这便增加了电磁辐射和安全隐患。为此,应设法抑制非隔离型光伏并网逆变器中的共模电流。本文首
先分析了无变压器的光伏并网系统中产生共模电流的原因,从单相半桥和全桥拓扑结构出发,在得出共模电流抑制基本规律
的基础上,研究了几种能有效抑制共模电流的拓扑结构。最后,对这几种拓扑结构的损耗进行了比较研究。
关键词 光伏并网;逆变器;共模电压;共模电流;H5
采用适当的调制策略。本文首先分析了无变压器的非
1 引言 隔离型光伏并网系统中产生共模电流的原因,对能够
光伏并网系统中常采用带工频或高频变压器的隔 抑制共模电流的拓扑结构进行了分析,最后对不同拓
离型光伏并网逆变器,这样确保了电网和光伏系统之 扑结构的损耗进行了比较分析。
间的电气隔离,从而提供人身保护并避免了光伏系统
和地之间的漏电流。然而,若采用工频变压器,其体 2 非隔离型单相光伏并网系统的共模分析
积大、重量重且价格昂贵;若采用高频变压器,功率 为方便分析,以下分别讨论单相全桥、半桥并网
变换电路将被分成数 ,使得控制复杂化,同时还降 逆变器的共模问题。
低了系统的效率。为了克服上述有变压器的隔离型并 2.1 单相全桥逆变器的共模分析
网系统的不足,需研究无变压器的非隔离型逆变器拓 图2 所示的是单相全桥逆变器及其共模电压的分
扑。无变压器拓扑的一个突出的优点是能够提高整个 析电路。以电网电流正半周期为例,va0 、vb0 表示全
系统的效率,可达到 97~98%[1-2] 。这对于发电成本较 桥逆变器交流输出a、b 点对直流负母线0 点的电压,
高的光伏并网系统来说具有很大的吸引力。然而,目 v 表示电感上的压降,v 表示电网电压,v 表示寄
L g cm
前对光伏并网系统的研究大都集中最大功率点跟踪和
生电容上的共模电压,i 表示共模谐振回路中的共模
[3-4] cm
孤岛检测等理论研究方面 ,而对相关工程问题的研
电流。根据基尔霍夫电压定律,可列出共模回路的电
究相对较少,如共模问题。本文对非隔离型单相并网
压方程:
逆变器中共模电流抑制的问题进行了研究。
v v v v 0 (1)
如图1 所示,在无变压器的非隔离型光伏并网系 a0 L1 g cm
统中,电网和光伏阵列之间存在直接的电气连接,由 vb0 vL2 vcm 0 (2)
于光伏阵列和地之间存在寄生电容,从而形成了由寄 和差模电流相比,共模电流要小的多,因此可忽
生电容、滤波元件和电网阻抗组成的共模谐振回路。 略共
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