一種光伏逆變器的漏電流控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種逆變器電壓調制方式，采用三相正弦波注入共模分量的方法實現(xiàn)。該方式既簡單又能方便的實現(xiàn)不用形式的共模分量注入，可以根據實際的需求來選擇合適的共模分量。通過漏電流的大小相應調節(jié)直流母線電壓的給定值，當PV對地寄生電容較小時，逆變器可以通過盡可能多的注入共模分量來降低直流母線電壓，從而減小開關管的損耗，提高逆變器的運行效率；當PV對地寄生電容因為雨天等原因增大，導致漏電流增大且影響到逆變器正常運行時，又可以通過適當提高直流母線電壓來減小共模電壓的注入，從而降低漏電流的有效值，保證光伏逆變系統(tǒng)的正常運行。
【專利說明】一種光伏逆變器的漏電流控制方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏逆變器，具體地涉及光伏逆變器漏電流的控制方法。

【背景技術】
[0002]非隔離型三相光伏逆變器系統(tǒng)因為結構簡單、體積小、成本低、效率高等特點，使其在光伏并網發(fā)電系統(tǒng)中得到了廣泛應用，但是，無變壓器的結構使得太陽能電池板和電網有了電氣連接，這會導致漏電流增大。漏電流達到一定值后不但會對設備壽命產生影響，還會對人身安全產生威脅。因此，光伏逆變器行業(yè)標準中對漏電流有效值的大小專門有限制值規(guī)定。當檢測到的漏電流有效值大于設定的值時，光伏逆變器必須停止工作，且與電網斷開。
[0003]漏電流的大小由光伏組件(PV組件)對地的寄生電容和作用于寄生電容上的共模電壓所決定。PV對地的寄生電容除了與電池板的面積及材質有關系外，還與其擱置的環(huán)境有著密切關系。PV對地的寄生電容在雨天時會明顯大于晴天，這使得雨天PV對地允許承受的共模電壓隨著PV對地寄生電容的增大而減小。若逆變器輸出的共模電壓的交流分量保持不變，那么，雨天時的漏電流會較大幅增加，這樣容易觸發(fā)逆變器的漏電流保護單元，導致光伏逆變器系統(tǒng)無法正常工作。
[0004]進一步的對漏電流進行分析，從頻譜上看PV對地的漏電流可以分為高頻和低頻兩部分。
[0005]高頻成分為開關次及以上頻率段的電流分量，這部分電流分量由開關的高頻切換導致。市場上非隔離型三相光伏逆變器大多將逆變器輸出LC濾波器電容的中性點和直流母線電容的中點相連，這樣可以使漏電流的高頻成分得到了極大的衰減。光伏逆變器標準VDE0126-1-1中要求測量頻率不低于為2kHz分量的有效值，實際中也是通過檢測低頻段的漏電流有效值來判斷漏電流是否超標。
[0006]低頻成分是由于調制波中注入了低頻的共模分量導致的，也就是說低頻的共模電流和調制方式有關。當PV對地寄生電容的電容值保持一定時，PV板對地漏電流有效值的大小取決于逆變器輸出電壓中被注入共模電壓分量的大小。
[0007]逆變器采用正弦波脈寬調制方式(SPWM)時，逆變器輸出電壓的低頻共模電壓為零，這就意味著采用該調制方式可以避免低頻漏電流的產生，但是，SPWM調制方式對直流母線電壓的最大利用率并非最優(yōu)，這就在一定程度上降低了逆變器的運行效率。實際中為了提高直流母線電壓的利用率，常會通過在三相正弦調制波中注入合適的共模分量來提高直流母線電壓的利用率?？臻g矢量調制(SVPWM)是逆變器行業(yè)中常采用的一種脈寬調制方式，該方式的直流母線電壓利用率要比SPWM高出15.47%。SVPWM等效為在三相正弦調制波中注入一定幅值的三角波，該三角波的幅值和調制度呈一定比例關系。當電網電壓及并網電流一定時，在SVPWM方式下，其低頻共模電壓的幅值基本保持不變。天氣晴朗時，由于PV對地寄生電容相對較小，此時漏電流一般都能滿足要求。但下雨天時，PV對地寄生電容會明顯增大，此時若還是保持SVPWM調制方式，漏電流很可能會超出安規(guī)的要求，系統(tǒng)將無法繼續(xù)正常運行。SVPWM對于漏電流抑制來說并不是一個非常合適的方案，為了優(yōu)先考慮漏電流的要求，我們可以在滿足逆變器輸出電壓調制能力的情況下盡可能少的向逆變電壓中注入共模電壓分量。
[0008]因此，尋求一種既能滿足漏電流要求又能盡可能提高直流母線電壓利用率的方式，對于漏電流抑制和提高系統(tǒng)效率來說，具有很大的實用價值。


【發(fā)明內容】

[0009]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種既能滿足安規(guī)對漏電流的要求，又可以盡可能兼顧直流母線電壓的利用率的控制方法。本發(fā)明采用:改變現(xiàn)有的電壓調制方式，采用三相正弦電壓中注入共模電壓分量的方法實現(xiàn)。該方式既簡單又能方便的實現(xiàn)不同形式的共模分量注入，可以根據實際的需求來選擇合適的共模分量。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0011]一種光伏逆變器的漏電流控制方法，其特征在于:
[0012]所述方法，
[0013]基于檢測到的漏電流的有效值大小，來調整直流母線電壓的給定值，
[0014]進而調整逆變器輸出電壓中注入的共模電壓分量。
[0015]優(yōu)選的，上述方法的逆變器可以通過降低共模電壓分量來減小漏電流，
[0016]共模電壓=(.|%"ν，其中，dz為共模分量，Ubus為直流母線電壓值。

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[0017]進一步的，采用最小共模電壓注入法注入上述共模電壓分量。該方法能夠保證注入的共模電壓分量最小。
[0018]進一步的，采用最小共模電壓注入法得到的共模分量dz如下所示:
[0019]當max (da, db, dc) > I 時，dz = 1-max (da, db, dc)；
[0020]當min (da, db, dc) < -1 時，dz = -1-min (da, db, dc)；
[0021 ]當 max (| d J , | db |，dc|) I 時，dz = 0 ;
[0022]其中，da，db，d。分別為A，B, C相控制電壓按^為基準標幺后的值，Ubus為直流母線電壓值。
[0023]優(yōu)選的，光伏逆變器電流控制器輸出的A，B，C相的控制電壓標幺后的值da，db，d。和A，B, C相控制電壓及直流母線電壓Ubus的關系如下所示:

【權利要求】
1.一種光伏逆變器的漏電流控制方法，其特征在于: 所述方法， 基于檢測到的漏電流的有效值大小，來調整直流母線電壓的給定值， 進而調整逆變器輸出電壓中注入的共模電壓分量。
2.如權利要求1所述方法，其特征在于: 采用最小共模電壓注入法注入所述共模電壓分量。
3.如權利要求2所述方法，其特征在于: 采用最小共模電壓注入法得到的共模分量dz，如下所示:
當 max (da, db, dc) > I 時，dz = 1-max (da, db, dc)；
當 min (da, db, dc) < -1 時，dz = -1-min (da, db, dc)；
當 max (I d J , I db I，| dc |) ( I 時，dz = O ; 財，da, db，dc側為A, B, C相控制電壓按洽為基準標麵值，Ubus為直流母_壓值。
4.如權利要求1所述方法，其特征在于: 所述方法搭載于無DC/DC Boost電路的光伏逆變器中。
5.如權利要求4所述方法，其特征在于: 調整所述直流母線電壓的給定值，包含如下步驟: 逆變器開始并網時， 所述直流母線電壓給定值Vbusref從給定的上限值Vbus mghumit開始運行； 系統(tǒng)會根據檢測到的所述漏電流有效值的大小進行判斷， 調整直流母線電壓的給定值。
6.如權利要求5所述方法，其特征在于: 若所述系統(tǒng)檢測到的所述漏電流的有效值大于預設限定值時，會逐漸增大直流母線電壓， 當前直流母線電壓給定值VbusMf會在上一個控制周期直流母線電壓給定值VbusMf()ld的基礎上加上固定電壓值Λ V。
7.如權利要求6所述方法，其特征在于: 當直流母線電壓給定值增大到上限值Vbus HighLimit，即注入的共模電壓為零時，直流母線電壓給定值將被限制在上限值Vbus mghumit。
8.如權利要求5所述方法，其特征在于: 所述方法，若所述系統(tǒng)檢測到的所述漏電流的有效值小于預設值，會逐漸減小直流母線電壓給定值， 當前直流母線電壓給定值VbusMf會在上一個控制周期直流母線電壓給定值VbusMf()ld的基礎上減少固定電壓值Λ V。
9.如權利要求8所述方法，其特征在于: 當直流母線電壓給定值小于下限值Vbus>Umit，即低于系統(tǒng)正常運行的最低直流母線電壓時，直流母線電壓給定值會被限制在直流母線給定的下限值Vbus ―。
10.如權利要求1所述方法，其特征在于:所述方法可搭載于有DC/DC Boost電路的光伏逆變器中；所述方法搭載于有DC/DC Boost電路的光伏逆變器時，所述方法還包括對Boost是否工作的判斷:當Boost停止工作時，直流母線電壓給定值被設置為PV電壓的給定值；當Boost啟動工作時，其控制方法與所述無DC/DC Boost電路的控制方法相同。
【文檔編號】H02J3/38GK104201919SQ201410451977
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權日:2014年9月5日
【發(fā)明者】王正, 吳招米, 戴國峰 申請人:江蘇兆伏愛索新能源有限公司