[發明專利]非隔離型光伏逆變器漏電流抑制方法及系統

有效

• 申請號: 202110578470.6
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113285583B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 張承慧;姜英;邢相洋;李曉艷
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M1/12;H02M7/483;H02M7/487;H02S40/32
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發明公開了一種非隔離型光伏逆變器漏電流抑制方法及系統，包括：獲取電網電壓及電網相位，通過坐標變換將逆變器側電流的采樣值轉換為直流分量；利用一階無源控制器獲得輸出電壓直流分量，通過坐標反變換獲得三相調制波和零序注入分量；對逆變器側三相輸出電流求和得到共模諧振電流，并與其參考值作差，利用二階時域無源控制器抑制所述共模諧振電流，經過二階時域無源控制器后的輸出變量注入三相調制波中，作為載波調制策略的輸入變量。本發明成功抑制了共模諧振電流和漏電流，展現了突出的穩態和瞬態性能，實現了逆變器側輸出電流波形的正弦化和系統的穩定。

技術領域

本發明涉及非隔離型光伏逆變器技術領域，尤其一種非隔離型光伏逆變器漏電流抑制方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

近年來，作為能量轉換和控制的核心設備，逆變器被廣泛應用于光伏發電系統、動力傳輸領域和中高壓大容量交流調速領域等。相比于兩電平逆變器，三電平逆變器因輸出波形質量更高，濾波器尺寸更小，開關器件電壓應力更低，轉換效率更高而廣泛應用于光伏發電系統。

在實際工程中，非隔離型三電平光伏逆變器面臨的一個急需解決的關鍵問題是漏電流抑制問題，它由共模電壓引起，并帶來一系列危害，如它會導致系統電磁干擾和功率損耗增加、輸出波形的諧波含量增加，引起電子設備性能下降，帶來巨大的經濟損失，甚至威脅人身安全。常見的漏電流抑制方法可以分為兩類：基于調制的方法和基于拓撲的方法。對于三電平逆變器，有許多改進的調制方法可以降低共模電壓，減小漏電流。然而，這些調制方法的共同缺點為輸出波形諧波含量高，所需濾波器體積大、成本高。在基于拓撲的方法中，一種簡單有效的抑制漏電流的方式是將濾波器電容的公共點與直流側中性點直接相連。連接該兩點后，漏電流得到了很好的抑制，然而又產生共模諧振電流，造成逆變器側輸出電流劇烈震蕩，引發新的系統不穩定問題，因此亟待解決。

目前解決諧振的方法中最直接的方法是在濾波器電容支路串聯一個阻尼電阻，稱為無源阻尼方法。這種方法操作簡單，可靠性高，但會導致系統能量損耗、效率降低。更吸引人的是使用有源阻尼方法，其原理是通過反饋變量作為阻尼項來模擬虛擬電阻。與無源阻尼方法相比，有源阻尼方法具有更高的效率。然而，有源阻尼方法的時滯問題使得反饋變量在不穩定區域失效，甚至導致系統不穩定。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種非隔離型光伏逆變器漏電流抑制方法及系統，從頻域的角度揭示了改進LC濾波器抑制高頻漏電流和產生共模諧振電流的內部機理和原因，能夠提高逆變器側輸出電流波形質量，減小漏電流幅值，提高系統穩定性。

在一些實施方式中，采用如下技術方案：

一種非隔離型光伏逆變器漏電流抑制方法，包括：

獲取電網電壓及電網相位，通過坐標變換將逆變器側電流的采樣值轉換為直流分量；利用一階無源控制器獲得輸出電壓直流分量，通過坐標反變換獲得三相調制波和零序注入分量；

對逆變器側三相輸出電流求和得到共模諧振電流，并與其參考值作差，利用二階時域無源控制器抑制所述共模諧振電流，經過二階時域無源控制器后的輸出變量注入三相調制波中，作為載波調制策略的輸入變量。

進一步地，所述二階時域無源控制器具體為：

其中，i_cmz和為共模諧振電流及其參考值，C_f為濾波器電容，k₁和k₂為控制器參數。

進一步地，通過abc/dq變換將逆變器側電流的采樣值轉換為d軸和q軸的直流分量；將所述d軸和q軸的直流分量與其參考值作差比較，利用一階無源控制器獲得輸出d軸和q軸的電壓直流分量，再通過dq/abc變換獲得三相調制波和零序注入分量。

進一步地，所述一階無源控制器具體為：