專利名稱：一種抑制和消除無變壓器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)漏電流的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)逆變技術領域，具體涉及一種抑制和消除無變壓器光伏 并網(wǎng)系統(tǒng)漏電流的方法和裝置。
背景技術：
近年來人們對能源的需求越來越大，對節(jié)能的要求也越來越高。太陽能作為一種 清潔的可再生能源有著廣闊的應用前景，并網(wǎng)式光伏系統(tǒng)將會成為一種趨勢。過去光伏系 統(tǒng)的成本主要取決于太陽能電池芯片的價格，而隨著芯片生產(chǎn)能力的提高和價格的下降， 逆變器越來越成為制約光伏系統(tǒng)成本的因素。為了確保人身安全和避免漏電流，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的常采用帶工頻或高頻變壓器的 隔離性逆變器。但工頻變壓器體積大、笨重且價格昂貴；高頻變壓器將使控制復雜化且降低 了系統(tǒng)的效率。無變壓器拓撲結構的逆變器能夠很好的克服上述有變壓器系統(tǒng)的不足，提 高系統(tǒng)效率，降低成本，體積和重量利于小型化。然而在無變壓器的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，交流電網(wǎng)和直流的光伏陣列之間存在直接的 電氣接觸，，由于光伏陣列和地之間不可避免地存在寄生電容，為漏電流提供了通道，寄生 電容上變化的電壓將激勵相應的漏電流，引起EMI等問題并造成安全隱患和保護設備的誤 動作等。由于漏電流的頻率和大小根據(jù)控制方式、器件特性、天氣條件和其它環(huán)境因素等 不同而有很大的變化，傳統(tǒng)的濾波技術如LC濾波器、H5電路或H6電路改進方法均在抑制 動態(tài)漏電流方面均有一定的局限性。本發(fā)明提出的一種基于有源濾波思想的抑制無變壓器光伏并網(wǎng)漏電流的方法和 裝置，具有實時監(jiān)測、跟蹤和動態(tài)補償?shù)奶攸c，能有效地抑制和消除漏電流。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠抑制和消除無變壓器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)漏電流的方法 和裝置。能夠對不同頻率、不同大小的漏電流進行抑制和消除，工作范圍廣，受環(huán)境因素影 響較小，適用于無變壓器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)。本發(fā)明提出的抑制和消除漏電流的方法基于有源濾波和無功補償?shù)脑?，通過檢 測漏電流波形，分析處理并產(chǎn)生一個與漏電流大小相等、相位相反的補償電流。該補償電流 被注入電路后與漏電流疊加相消，達到抑制和消除漏電流的目的。本發(fā)明提出的抑制和消除無變壓器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)漏電流的方法，具體步驟如下 流入逆變器直流側的電流Z
包括兩部分，分別是光伏陣列輸出的光電流^和無變壓器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的漏電流^afc。經(jīng) 過漏電流檢測器1和波形分析電路4，漏電流的幅值和相位信息被提取。指令電流運算電路5根據(jù)漏電流的波形信息計算并發(fā)出指令。μ太，指令*的要求是補償電流的大 小與漏電流相同且相位與之相反。電流跟蹤控制電路6根據(jù)指令信號Zckm $和實際的補償 電流Uiij之間的關系，得出控制波形發(fā)生器中功率模塊各個器件通斷的信號，控制的結果 應保證補償電流跟蹤其指令電流Zaw *的變化，并且要求具有較好的實時性。波形發(fā)生 器根據(jù)指令信號產(chǎn)生補償電流‘M并注入系統(tǒng)，使得系統(tǒng)的直流側電流i中只含光 電流、而不含漏電流、afc。 由于寄生電容通交流隔直流的特性，直流成分^不會流經(jīng)寄生電容，從而達到抑 制和消除漏電流的目的。上述原理用公式表示即為
權利要求
1. 一種抑制和消除無變壓器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)漏電流的方法，其特征在于具體步驟如下 流入逆變器直流側的電流Z包括兩部分，分別是光伏陣列輸出的光電流^和無變壓器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的漏電流^etA ；經(jīng)過漏電流檢測器⑴和波形分析電路G)，漏電流的幅值和相位信息被提取；指令電流運算電路(5)根據(jù)漏電流的波形信息計算并發(fā)出指令‘Μ=*=，指令Lm*的要求是補償電流的大小與漏電流相同且相位與之相反；電流跟蹤控制電路(6)根據(jù)指令信號Z-3l^n實際的補償電流之間的關系，得出控制波形發(fā)生器中功率模塊各個器件通斷的信號，控制的結果應保證補償電流跟蹤其指令電流*的變化，并且要求具有較好的實時性；波形發(fā)生器根據(jù)指令信號ZcsMa產(chǎn)生補償電流Lid并注入系統(tǒng)，使得系統(tǒng)的直流側電ZiT1中只含光電流h而不含漏電流^afc ；由于寄生電容通交流隔直流的特性，直流成分^不會流經(jīng)寄生電容，從而達到抑制和 消除漏電流的目的；其公式表示即為
2.一種如權利要求1所述的抑制和消除無變壓器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)漏電流的裝置，其特征 在于由漏電流檢測器(1)、中央控制器O)、波形發(fā)生器⑶組成，其中中央控制器(2)內 設有波形分析電路(4)、指令電流運算電路( 和電流跟蹤控制電路(6)，波形分析電路(4) 的輸出端連接指令電路運算電路(5)，指令電路運算電路(5)的輸出端連接電路跟蹤控制 電路(6)，波形發(fā)生器(3)內設有驅動電路(7)和功率模塊(8)，驅動電路(7)的輸出端連 接功率模塊⑶；漏電流檢測器⑴設置于逆變器的直流側并與中央控制器⑵的波形分 析電路的輸入端相連接，用于檢測和采樣系統(tǒng)的漏電流，并將采樣的漏電流信息輸入 中央控制器O)；中央控制器( 用于分析處理漏電流波形并產(chǎn)生補償電流控制信號，波形 發(fā)生器C3)設置于光伏陣列的輸出端并與中央控制器的電流跟蹤控制電路(6)輸出端相連 接，用于按照中央控制器的指令產(chǎn)生相應的補償電流注入光伏系統(tǒng)。
3.根據(jù)權利要求2所述的抑制和消除無變壓器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)漏電流的裝置，其特征在 于所述漏電流檢測器(1)由電阻、變壓器或電流傳感器及其相應輔助電路組成。
4.根據(jù)權利要求2所述的抑制和消除無變壓器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)漏電流的裝置，其特征在 于所述波形發(fā)生器(3)的功率模塊(8)采用IGBT或MOSFET半導體器件組成各種拓撲結構， 不限于PWM技術生成相應波形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抑制和消除無變壓器并網(wǎng)光伏系統(tǒng)漏電流的方法和裝置。由漏電流檢測器，中央控制器和波形發(fā)生器組成。中央控制器內設有波形分析電路、指令電流運算電路和電流跟蹤控制電路，波形發(fā)生器內設有驅動電路和功率模塊；漏電流檢測器設置于逆變器的直流側并與中央控制器相連接；中央控制器用于分析處理漏電流波形并產(chǎn)生補償電流控制信號，波形發(fā)生器設置于光伏陣列并與中央控制器的電流跟蹤控制電路輸出端相連接，用于按照中央控制器的指令產(chǎn)生相應的補償電流注入光伏系統(tǒng)。本發(fā)明通過檢測漏電流波形，分析處理并產(chǎn)生一個與漏電流大小相等、相位相反的補償電流。該補償電流被注入電路后與漏電流疊加相消，達到抑制和消除漏電流的目的，具有實時監(jiān)測、跟蹤，動態(tài)補償，功耗較小，受環(huán)境影響較小等特點，能有效地抑制和消除漏電流，具有巨大的應用前景和經(jīng)濟效應。
文檔編號H02J3/38GK102136736SQ201110044189
公開日2011年7月27日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權日2011年2月24日
發(fā)明者孫耀杰, 林燕丹, 童立青, 蘇曉萌 申請人:復旦大學