非隔离型光伏并网系统漏电流抑制研究

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光伏发电是太阳能的重要利用方式之一,非隔离型光伏并网系统虽然提高了太阳能的利用率,但使逆变系统与电网之间形成了电气连接,由此产生的共模漏电流会带来严重的电磁干扰,降低系统的发电质量和转换效率,还会增加安全隐患。本文为解决漏电流问题,综合考虑现有文献的漏电流抑制方法,在此基础上提出一种新型电流型逆变器和一种基于中性点电容的共模滤波回路构造法,分别用于抑制单相和三相光伏并网系统的漏电流。首先分析非隔离型光伏发电并网系统的漏电流产生机理及其影响因素。从并网系统类型、逆变器类型入手,分析并网系统共模模型的特点和漏电流的产生机理,得出了抑制漏电流的可行性方案。分析了共模电压幅值、系统开关频率、共模回路电感等系统参数对漏电流大小的影响,为非隔离型并网系统的漏电流抑制和参数设计提供参考。根据并网系统共模特点,分析总结了共模电压恒定法、共模回路滤波法、寄生电容短路法等方法的漏电流抑制机制和优缺点。其次,根据寄生电容短路法的漏电流抑制特点,提出一种新型电流型逆变器,该逆变器可通过共负端结构消除非隔离型单相光伏并网系统的漏电流。分析新型逆变器的工作原理和漏电流抑制原理,根据工作原理和运行方式设计相应的单相SVPWM调制策略,并利用准PR控制策略对所提新型逆变器进行双闭环控制系统设计。通过搭建仿真模型和实验样机,证明新型逆变器工作方式的可行性和漏电流抑制方案的有效性。最后,根据共模回路滤波法的漏电流抑制特点,提出一种基于中性点电容的共模滤波回路构造法,用于抑制非隔离型三相光伏并网系统的漏电流。推导了基于中性点电容构造共模滤波回路后的三相三电平逆变器的共模模型,设计了所构造的共模回路滤波器的参数。根据T型三相三电平逆变器的工作原理和运行方式,设计了三相SVPWM调制策略、基于广义分配因子法的中点电位平衡控制策略和基于dq坐标变换的双闭环控制策略。搭建仿真模型和实验样机,对所提方法做漏电流抑制效果的仿真分析和实验分析,证明所设计的共模滤波回路对非隔离型三相并网系统的漏电流有良好的抑制效果。
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