[發明專利]光伏并網逆變器直流側噪聲源內阻抗的提取電路及方法

有效

• 申請號: 201310022330.6
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103091558A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 趙陽;劉勇;周榮錦;張楊;邱忠梅;夏歡;陳旸
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術領域

本發明涉及一種光伏并網逆變器直流側噪聲源內阻抗的提取電路及方法，為電力電子應用系統中的直流供電系統的傳導電磁干擾（EMI）噪聲的機理分析以及抑制提供理論支撐，屬于新能源與電磁兼容技術領域。

背景技術

隨著傳統能源的日益緊缺及其造成的環境污染問題日益嚴重，改善能源結構與發展新能源，提高新能源電能質量已上升為我國能源發展的戰略性目標。同時，隨著電力電子技術的快速發展，光伏發電及其并網技術得到了廣泛應用，但是光伏并網逆變器大量采用的電力電子器件將會給電網造成非常嚴重的電磁兼容性問題，其中并網逆變器的直流變換部分中存在的高dv/dt、di/dt便是導致系統傳導電磁干擾問題的原因之一。此外，高頻、大規模集成電路的芯片和元器件的選用使得直流側的傳導EMI問題日益突出，然而為了有效解決直流側的傳導EMI問題，設計高效的傳導EMI濾波器是最有效的方法之一，但是設計傳導EMI濾波器時，必須知道噪聲源內阻，這樣才能使得傳導EMI濾波器達到最佳濾波性能。因此針對光伏并網逆變器直流側進行噪聲源內阻抗提取的方法研究是必不可少的。

目前電磁兼容標準是產品市場準入的強制性標準，電氣與電子產品無論在國內還是國際市場銷售，都必須達到相應的EMC標準才可以在市場上銷售。因此，電磁干擾(EMI)噪聲發射的抑制是電氣與電子設備設計和制造過程中必需考慮的一個重要問題，目前對直流供電系統的傳導EMI噪聲抑制通常采用經驗值法設計傳導EMI濾波器，由于經驗值法未綜合考慮噪聲源阻抗和負載阻抗之間的匹配問題，因而設計出的傳導EMI濾波器往往很難具有較好的濾波性能，導致這種情況發生的主要原因是針對光伏并網逆變器直流側的噪聲源內阻抗提取沒有一種系統、有效的方法，從而無法進行阻抗匹配特性的評估。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術存在的缺陷，提出一種基于單電流探頭的光伏并網逆變器直流側噪聲源內阻抗提取方法。該方法能夠有效提取光伏并網逆變器直流側噪聲源內阻抗，指導光伏并網逆變器直流側的傳導EMI噪聲特性分析以及EMI濾波器的設計，為光伏并網逆變器直流側的傳導EMI問題的解決提供有效的理論解決方案。

光伏并網逆變器直流側傳導EMI噪聲是檢驗直流供電系統電磁兼容性能的主要參數之一。為了使得直流側具有較好的電磁兼容性能，必須對其產生的傳導EMI噪聲進行抑制，而傳導EMI濾波器是實現傳導EMI噪聲抑制的主要手段，為了設計高效的EMI濾波器，必須知道光伏并網逆變器直流側的噪聲源內阻抗。雙電流探頭法是提取噪聲源內阻抗較為有效的手段之一，但是實驗成本較高，需要兩個電流探頭。為降低實驗成本，本發明提出了基于光伏并網逆變器直流側的單電流探頭法，采用的電路的具體技術方案如下：

光伏并網逆變器直流側噪聲源內阻抗的提取電路，包括直流電壓源、信號源、電流探頭、頻譜分析儀和并網逆變器，其中，并網逆變器直流側的負極通過射頻線纜與信號源連接，所述信號源連接到直流電壓源的負極；所述直流電壓源的正極通過導線與并網逆變器直流側的正極連接，所述導線上設有單個電流探頭；所述單個電流探頭連接到頻譜分析儀。

所述信號源包括信號發生器，信號發生器輸出端口的內阻抗為50Ω，因此信號發生器的輸出信號相當于一個內阻抗為50Ω的射頻電壓源，該電壓源的兩端分別串聯一個隔直電容形成串聯電路，所述串聯電路再與一個旁路電阻并聯。

本發明利用所述電路的提取方法，包括如下步驟：

（1）將直流電壓源和信號源連接到并網逆變器的直流側；

（2）用標準阻抗替代并網逆變器接入電路，調節信號源的輸出信號頻率f₀，再接入電流探頭和頻譜分析儀，測量電路中的高頻噪聲信號電壓U_t1；

（3）將標準阻抗短路，給電路正常供電工作，利用電流探頭測量電路中的高頻噪聲信號電壓U_t2；

（4）將并網逆變器替代標準阻抗接入電路，待逆變器正常工作時，利用電流探頭測量電路中的高頻噪聲信號電壓U_t3；

（5）根據步驟（2）、（3）和（4）得到的電壓值，計算噪聲源內阻抗為：