基于非隔離lcl濾波的光伏逆變器及無源解耦抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于非隔離1XL濾波的光伏逆變器及無源解禪抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力電子技術(shù)不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)中電力電子變換器滲透率日益增高， 特別是多電平變換器具有諧波少、耐壓高、開關(guān)應(yīng)力小、電磁干擾巧lectromagnetic Interference,EMI)少等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于高壓直流輸電、可再生能源分布式發(fā)電及微網(wǎng)領(lǐng) 域。特別是T型S電平拓撲，相比于傳統(tǒng)的NPCS電平拓撲，具有導(dǎo)通損耗小，空間體積小， 保護簡單等優(yōu)點，在一定的功率等級和開關(guān)頻率下，較NPCS電平拓撲有著更高的能量密 度和更高的效率，因此逐漸成為市場主流。
[0003] 非隔離式光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)不含變壓器（高頻和低頻），擁有變換效率高，體 積、重量和成本低的絕對優(yōu)勢，迅速得到各國科研人員的重視和工業(yè)界的應(yīng)用。但是，變壓 器的消除使得光伏電池板和電網(wǎng)有了電氣連接，在其寄生對地電容上產(chǎn)生成分復(fù)雜的共模 電流，帶來安全隱患。因此，共模電流的消除成為了非隔離式并網(wǎng)逆變器得W普及而必須跨 越的障礙。
[0004] 傳統(tǒng)非隔離型S相S電平1XL濾波的光伏逆變器采用基于SVM調(diào)制方法的共模電 流抑制方法，調(diào)節(jié)每一開關(guān)周期各矢量作用時間，使得共模電壓幅值降低，共模電流得到抑 審IJ，但是效果有限，且輸出諧波增加。采用有源Effl濾波器雖然能夠大幅抑制漏電流，但是 增加了控制復(fù)雜度和成本。采用無源方案抑制共模電流方法簡單，無需控制，但是傳統(tǒng)方法 將1XL濾波器電容中性點引出，接到直流側(cè)猜位電容中點，將對S電平逆變器中點電位造 成影響，引起中點電位不平衡和低頻振蕩，降低輸出波形質(zhì)量。改進調(diào)制策略雖然能夠解決 該問題，但是方法復(fù)雜，計算量大，不利于應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種基于非隔離1XL濾波的光伏逆變器及無源 解禪抑制方法，本裝置將1XL濾波器電容公共端引出，連接到直流側(cè)的共模電流抑制電容 中點，即可大幅抑制共模電流，效果與傳統(tǒng)方法相當(dāng)，且其對直流側(cè)猜位電容中點電位無影 響，實現(xiàn)了共模電流抑制和中點電位問題的硬件解禪；共模電流抑制電容僅為直流側(cè)猜位 電容的百分之一左右，幾乎不增加成本，且S相輸出電壓波形質(zhì)量更好。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] 一種基于非隔離1XL濾波的光伏逆變器，包括并聯(lián)的S相橋臂，每相橋臂包括兩 個串聯(lián)的IGBT管，在并聯(lián)的各橋臂輸入端接入直流電壓源；輸入電壓源并聯(lián)有兩組直流濾 波電容，每組包括兩個串聯(lián)的直流濾波電容，其中一組的兩個直流濾波電容的連接點連接 1XL濾波器電容、電感支路公共端；所述兩個串聯(lián)的IGBT管的連接點處一側(cè)串聯(lián)有兩個方 向不同的IGBT管，另一側(cè)經(jīng)1XL濾波器與電阻連接；另外一組的兩個直流濾波電容的連接 點連接S相橋臂中的兩個方向不同IGBT管的一端，各個IGBT管均由控制電路驅(qū)動；
[000引所述IXL濾波器，包括變換器側(cè)濾波電感、網(wǎng)側(cè)濾波電感及與兩電感并聯(lián)的電容 支路，其中，變換器側(cè)濾波電感支路包括=個，每個支路均包括一個濾波電感，所述濾波電 感分別連接在=相橋臂的中點處，變換器側(cè)濾波電感支路連接網(wǎng)側(cè)濾波電感支路，網(wǎng)側(cè)濾 波電感支路連接在電網(wǎng)側(cè)，電容支路包括=條支路，每條支路包括一個電容。
[0009] 所述控制電路包括保護電路、驅(qū)動電路、采樣調(diào)理電路，采樣調(diào)理電路連接DSP模 塊，DSP模塊與保護電路雙向通信，DSP模塊連接驅(qū)動電路，驅(qū)動電路輸出PWM信號驅(qū)動橋臂 中IGBT管的開通與關(guān)斷。
[0010] 所述采樣調(diào)理電路采集輸入電壓源的直流電壓、直流電流、濾波器輸出的=相電 壓值大小。
[0011] 所述兩組電容其中一組中點為共模電流抑制電容，容值大約幾到十幾微法；另一 組為中點猜位電容，容值幾百到幾千微法。
[0012] 基于上述逆變器系統(tǒng)的共模電流無源解禪抑制方法，具體為：
[001引 （1)幅值周期相同的調(diào)制電路的S角載波Uei和U。對稱分布于調(diào)制波的正負半 波，通過與每相橋臂的調(diào)制波Uy,f(x=a,b，或C)比較，得出所需要的PWM信號；
[0014] 似山與Uy。,比較得到該相橋臂的兩組串聯(lián)的IGBT管中靠近直流電源正極的 Sd、S,3管的兩路互補信號；
[00巧](3)U。與Uy。,比較得到兩組串聯(lián)的IGBT管中靠近直流電源負極S,2、S,4管的兩路 互補PWM信號，將得到的PWM信號送到驅(qū)動電路。
[0016] 本發(fā)明的有益效果為；
[0017] (1)對比傳統(tǒng)基于SVM的共模電流抑制方法，本發(fā)明方法共模電流得到大幅抑制， 且輸出波形質(zhì)量好；
[001引 （2)對比有源Effl濾波器方法，本發(fā)明方法能夠大幅抑制共模電流，且無需控制， 應(yīng)用方便；
[0019] (3)對比傳統(tǒng)無源抑制方案，本發(fā)明方法效果相當(dāng)，且其對直流側(cè)猜位電容中點電 位無影響，實現(xiàn)了共模電流抑制和中點電位問題的硬件解禪；
[0020] (4)本方法的直流側(cè)共模電流抑制電容很小，僅為直流側(cè)猜位電容的百分之一左 右，幾乎不增加成本，且=相輸出電壓波形質(zhì)量更好，具有較高的應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0021] 圖1為1XL濾波的T型S電平光伏逆變器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0022] 圖2為1XL濾波的T型S電平光伏逆變器的共模等效電路；
[002引圖3為采用SVM調(diào)制方法一個開關(guān)周期內(nèi)共模電壓的波形圖；
[0024] 圖4為采用基于SVM的共模電流抑制方法一個開關(guān)周期內(nèi)共模電壓的波形圖；
[0025] 圖5為采用傳統(tǒng)無源共模電流抑制方法的T型S電平光伏逆變器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0026] 圖6為采用傳統(tǒng)無源共模電流抑制方法的T型=電平光伏逆變器共模等效電路；
[0027] 圖7為采用本發(fā)明方法的T型S電平光伏逆變器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[002引圖8為采用本發(fā)明方法的T型=電平光伏逆變器共模等效電路；
[0029] 圖9為不采用共模電流抑制方法的共模電流波形、S相輸出波形；
[0030] 圖10為采用傳統(tǒng)無源共模電流抑制方法的共模電流波形、S相輸出波形；
[0031] 圖11為采用本發(fā)明方法的共模電流波形、S相輸出波形；
[0032] 圖12為采用本發(fā)明方法的T型S電平光伏逆變器控制電路圖。
【具體實施方式】：
[0033] 下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0034] 圖1為1XL濾波的T型S電平光伏逆變器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，主電路為T型S電平逆變 器，直流側(cè)電容