[發明專利]光伏組件串列的雙向共模差模EMI濾波器及其設計方法

有效

• 申請號: 201710791491.X
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107623435B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 孫鳳杰;范杰清
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02M1/44
• 分類號: H02M1/44;H02M1/12
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

1.一種光伏組件串列的雙向共模差模EMI濾波器，其特征在于，由逆變器側高通型阻抗匹配網絡、光伏組件串列側高通型阻抗匹配網絡、尖峰脈沖干擾信號抑制電路、共模差模基本π型低通濾波電路、共模隔離型X叉接網絡以及差模隔離型X叉接網絡組成；

所述共模隔離型X叉接網絡的抑制共模電流的方式為：由端口①進②出的共模尖峰電流，因流進電感L₁中的電流不能突變，共模尖峰電流將經接到①端口的RC電路、O連線及接到②端口的RC電路流動；同時，由端口③進④出的共模尖峰電流也要流經O連線，這兩者的電流在電路參數完全一樣時，是大小相等、方向相反的，從而消除和抑制了共模尖峰電流。

2.根據權利要求1所述濾波器，其特征在于，所述差模隔離型X叉接網絡的抑制差模電流的方式為：二個RC電路和電感L₂、L₃剛好組成文式電橋，因電橋在平衡時對端衰耗為無窮大，因此當由端口①進③出的差模電流在電路參數完全一樣時，在②、④端口的流出和流進的電流應為零。

3.一種光伏組件串列的雙向共模差模EMI濾波器設計方法，其特征在于，包括：

步驟一：根據光伏組件串列/陣列、逆變器及電網的連接關系，建立在逆變器開關器件輪流通斷時產生的噪聲干擾信號等效電路；

步驟二：對電網及負載、逆變器及組件陣列分別進行電路等效；

步驟三：對逆變器差模\共模電磁干擾信號進行分析和測試；

步驟四：對光伏組件串列電磁干擾信號進行分析和測試；

步驟五：根據逆變器和光伏組件串列電磁干擾信號分析及測試結果來確定濾波器設計要求；

步驟六：按照步驟五的設計要求將濾波器設計成由逆變器側高通型阻抗匹配網絡、光伏組件串列側高通型阻抗匹配網絡、尖峰脈沖干擾信號抑制電路、共模差模基本π型低通濾波電路、共模隔離型X叉接網絡以及差模隔離型X叉接網絡組成。

4.根據權利要求3所述方法，其特征在于，所述電網及負載的等效電路包括：電網及負載側的濾波電感和逆變器至電網間的輸電導線寄生參數的等效電感L；負載、輸電導線的等效負載電阻R。

5.根據權利要求3所述方法，所述逆變器的等效電路包括：逆變器開關器件集電極和發射極的對地等效電容C_c1、C_e1和C_c2、C_e1，逆變器產生的共模電流干擾信號I_rc，逆變器產生的差模電壓干擾信號U_rd，逆變器中的削減紋波干擾的電容C。

6.根據權利要求3所述方法，所述組件陣列的等效電路包括：組件串列產生的共模電流干擾信號I_pc，組件串列產生的差模電流干擾信號I_pd，組件陣列的總的等效寄生結電容C_jM，組件陣列總的等效寄生電感L_iM，組件陣列兩側的對地等效電容C_p1和C_p2。

7.根據權利要求3所述方法，所述濾波器設計要求包括：逆變器和光伏組件串列產生的電磁干擾信號的總衰減應達到80dB左右，使干擾信號的幅度低于80mV；逆變器和光伏組件串列間的濾波器避免使用接地；應能同時對共模干擾信號和差模干擾信號進行衰減和抑制；應采用低通型濾波器為基本形式；應考慮與逆變器和光伏組件串列的阻抗匹配；電感的直流特性：直流工作電流0-10A、最大20A，直流電阻小于1mΩ，電感的交流特性：工作頻率F＝10KHz-20KHz，I≤3A或F＝25KHz-500KHz，I≤1A，電感交流耐壓：600V，電感品質因數Q≥250。