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技术资料

新式非隔离型三相三电平光伏并网正弦波逆变电源及其漏电流抑制研讨

在二极管中点钳位型正弦波逆变电源(NPC)的基础上,提出一种新式非隔离型三相三电平光伏并网正弦波逆变电源,并对其作业特性和漏电流特性进行研讨。
 
与NPC正弦波逆变电源相比,新式正弦波逆变电源的拓扑仅由十二个开关管和两个直流侧母线电容组成,比NPC正弦波逆变电源少用了六个功率二极管,拓扑结构得到了简化。为抑制其漏电流,在剖析共模电压和开关状况联系的基础上,改进了传统两电平载波调制计划,提出一种新式单载波调制计划。别离经过并网仿真、并网试验和感性试验,验证了所提出拓扑的可行性与新式单载波调制战略的有用性。
 
在光伏并网体系中,光伏正弦波逆变电源将光伏板发生的直流电转换成交流电,并入电网或许供给负载。根据光伏正弦波逆变电源中是否含有变压器,能够分为隔离型光伏正弦波逆变电源和非隔离型光伏正弦波逆变电源。隔离型光伏正弦波逆变电源因为变压器的存在,使得整个逆变体系体积大、装置难度大、本钱高、体系功率低。
 
非隔离型光伏正弦波逆变电源克服了隔离型光伏并网正弦波逆变电源的上述缺陷,但变压器的移除使得非隔离型光伏正弦波逆变电源的光伏板和电网存在直接的电气连接,发生漏电流问题[1-7]。漏电流的存在添加了光伏体系的损耗,增大了并网电流的谐波含量,发生了严重的电磁干扰,影响其他设备的正常运行,乃至可能要挟人身安全[8,9]。因而,处理非隔离型光伏正弦波逆变电源的漏电流问题成为了一个研讨的热门[10-15]。
 
在高电压、大功率的场合,非隔离型三相三电平光伏正弦波逆变电源具有开关应力小,损耗低,输出电压更挨近正弦波,谐波含量小等特色。跟着电压等级和功率等级的提高,非隔离型三相三电平光伏正弦波逆变电源在学术界和工业界得到了研讨和运用。
 
目前,三相三电平正弦波逆变电源典型的拓扑结构主要有中点钳位型(Neutral-Point-Clamped,NPC)三电平正弦波逆变电源、飞跨电容型(Fly Capacitor, FC)三电平正弦波逆变电源、级联型三电平正弦波逆变电源等拓扑结构。
 
NPC正弦波逆变电源是提出较早、技能较成熟的三电平正弦波逆变电源,克服了两电平正弦波逆变电源在高电压大功率场合的许多缺陷。可是为完成三电平的输出,NPC三电平正弦波逆变电源运用了较多的功率二极管[16];FC三电平正弦波逆变电源运用电容替换了NPC正弦波逆变电源的六个钳位二极管,简化了三相三电平正弦波逆变电源,可是FC正弦波逆变电源的飞跨电容的电压均衡问题制约着这类正弦波逆变电源的推行[17];级联型三电平正弦波逆变电源既无NPC正弦波逆变电源的钳位二极管,又无FC正弦波逆变电源的飞跨电容,拓扑结构得到简化,可是级联型三电平正弦波逆变电源需求多路光伏板[18]。
 
近年来,有学者相继提出了ANPC正弦波逆变电源[19]和SI-NPC正弦波逆变电源[20]。ANPC正弦波逆变电源处理了NPC型正弦波逆变电源的开关损耗不均衡分布问题,但添加了开关管数量,增大了正弦波逆变电源的损耗;SI-NPC正弦波逆变电源处理了NPC正弦波逆变电源桥臂直通问题,可是每相运用两个电感,增大了正弦波逆变电源的体积和损耗。
 
综上剖析,上述非隔离型三相三电平光伏正弦波逆变电源为完成三电平输出,除开关管和直流侧母线电容外,都需求额定的辅佐器材,如功率二极管、电容、电感等。辅佐器材的运用会添加正弦波逆变电源的硬件本钱,增大正弦波逆变电源的体积和损耗,降低体系的功率密度。因而,拓扑结构更简练、体积更小的新式非隔离型三电平正弦波逆变电源有待研讨。
 
根据NPC正弦波逆变电源,提出了一种结构简略的新式非隔离型三相三电平光伏并网正弦波逆变电源,该正弦波逆变电源的拓扑结构由十二个开关管和两个直流侧电容组成,不需求额定的辅佐器材。
 
为抑制该正弦波逆变电源的漏电流,在剖析其作业状况和共模模型的基础上总结出共模电压和开关状况的联系,根据传统的两电平载波调制计划,规划了一种新式的单载波调制战略。最后经过并网仿真和带载试验验证了该正弦波逆变电源的可行性和新式单载波调制战略的有用性。
本文提出的NPSC光伏并网正弦波逆变电源拓扑 
图1  本文提出的NPSC光伏并网正弦波逆变电源拓扑

定论
 
本文提出了一种新式非隔离型中点钳位型三相三电平光伏并网正弦波逆变电源NPSC,剖析了其作业原理和共模模型,规划了有用抑制漏电流的新式单载波调制计划,并别离进行了并网仿真、并网试验和感性试验。
 
根据其试验结果及其剖析,可得出如下定论:①正弦波逆变电源拓扑由十二个开关管和两个直流母线电容组成,进一步简化了传统三电平正弦波逆变电源的拓扑结构,节省了硬件本钱,减小了正弦波逆变电源的体积;②在传统IPD和OPD调制计划下,NPSC1正弦波逆变电源的漏电流不能得到有用抑制,而在新式单载波调制计划下,NPSC正弦波逆变电源有用抑制了漏电流,具有较好的三电平输出和较小的输出电流谐波含量等特性。
 
归纳以上考虑,本文提出的NPSC正弦波逆变电源具有必定的运用前景。

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