专利名称：一种抑制和消除无变压器光伏并网系统漏电流的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于光伏并网系统逆变技术领域，具体涉及一种抑制和消除无变压器光伏 并网系统漏电流的方法和装置。
背景技术：
近年来人们对能源的需求越来越大，对节能的要求也越来越高。太阳能作为一种 清洁的可再生能源有着广阔的应用前景，并网式光伏系统将会成为一种趋势。过去光伏系 统的成本主要取决于太阳能电池芯片的价格，而随着芯片生产能力的提高和价格的下降， 逆变器越来越成为制约光伏系统成本的因素。为了确保人身安全和避免漏电流，光伏并网系统的常采用带工频或高频变压器的 隔离性逆变器。但工频变压器体积大、笨重且价格昂贵；高频变压器将使控制复杂化且降低 了系统的效率。无变压器拓扑结构的逆变器能够很好的克服上述有变压器系统的不足，提 高系统效率，降低成本，体积和重量利于小型化。然而在无变压器的光伏并网系统中，交流电网和直流的光伏阵列之间存在直接的 电气接触，，由于光伏阵列和地之间不可避免地存在寄生电容，为漏电流提供了通道，寄生 电容上变化的电压将激励相应的漏电流，引起EMI等问题并造成安全隐患和保护设备的误 动作等。由于漏电流的频率和大小根据控制方式、器件特性、天气条件和其它环境因素等 不同而有很大的变化，传统的滤波技术如LC滤波器、H5电路或H6电路改进方法均在抑制 动态漏电流方面均有一定的局限性。本发明提出的一种基于有源滤波思想的抑制无变压器光伏并网漏电流的方法和 装置，具有实时监测、跟踪和动态补偿的特点，能有效地抑制和消除漏电流。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够抑制和消除无变压器光伏并网系统漏电流的方法 和装置。能够对不同频率、不同大小的漏电流进行抑制和消除，工作范围广，受环境因素影 响较小，适用于无变压器光伏并网系统。本发明提出的抑制和消除漏电流的方法基于有源滤波和无功补偿的原理，通过检 测漏电流波形，分析处理并产生一个与漏电流大小相等、相位相反的补偿电流。该补偿电流 被注入电路后与漏电流叠加相消，达到抑制和消除漏电流的目的。本发明提出的抑制和消除无变压器光伏并网系统漏电流的方法，具体步骤如下 流入逆变器直流侧的电流Z
包括两部分，分别是光伏阵列输出的光电流^和无变压器光伏并网系统的漏电流^afc。经 过漏电流检测器1和波形分析电路4，漏电流的幅值和相位信息被提取。指令电流运算电路5根据漏电流的波形信息计算并发出指令。μ太，指令*的要求是补偿电流的大 小与漏电流相同且相位与之相反。电流跟踪控制电路6根据指令信号Zckm $和实际的补偿 电流Uiij之间的关系，得出控制波形发生器中功率模块各个器件通断的信号，控制的结果 应保证补偿电流跟踪其指令电流Zaw *的变化，并且要求具有较好的实时性。波形发生 器根据指令信号产生补偿电流‘M并注入系统，使得系统的直流侧电流i中只含光 电流、而不含漏电流、afc。 由于寄生电容通交流隔直流的特性，直流成分^不会流经寄生电容，从而达到抑 制和消除漏电流的目的。上述原理用公式表示即为
权利要求
1. 一种抑制和消除无变压器光伏并网系统漏电流的方法，其特征在于具体步骤如下 流入逆变器直流侧的电流Z包括两部分，分别是光伏阵列输出的光电流^和无变压器光伏并网系统的漏电流^etA ；经过漏电流检测器⑴和波形分析电路G)，漏电流的幅值和相位信息被提取；指令电流运算电路(5)根据漏电流的波形信息计算并发出指令‘Μ=*=，指令Lm*的要求是补偿电流的大小与漏电流相同且相位与之相反；电流跟踪控制电路(6)根据指令信号Z-3l^n实际的补偿电流之间的关系，得出控制波形发生器中功率模块各个器件通断的信号，控制的结果应保证补偿电流跟踪其指令电流*的变化，并且要求具有较好的实时性；波形发生器根据指令信号ZcsMa产生补偿电流Lid并注入系统，使得系统的直流侧电ZiT1中只含光电流h而不含漏电流^afc ；由于寄生电容通交流隔直流的特性，直流成分^不会流经寄生电容，从而达到抑制和 消除漏电流的目的；其公式表示即为
2.一种如权利要求1所述的抑制和消除无变压器光伏并网系统漏电流的装置，其特征 在于由漏电流检测器(1)、中央控制器O)、波形发生器⑶组成，其中中央控制器(2)内 设有波形分析电路(4)、指令电流运算电路( 和电流跟踪控制电路(6)，波形分析电路(4) 的输出端连接指令电路运算电路(5)，指令电路运算电路(5)的输出端连接电路跟踪控制 电路(6)，波形发生器(3)内设有驱动电路(7)和功率模块(8)，驱动电路(7)的输出端连 接功率模块⑶；漏电流检测器⑴设置于逆变器的直流侧并与中央控制器⑵的波形分 析电路的输入端相连接，用于检测和采样系统的漏电流，并将采样的漏电流信息输入 中央控制器O)；中央控制器( 用于分析处理漏电流波形并产生补偿电流控制信号，波形 发生器C3)设置于光伏阵列的输出端并与中央控制器的电流跟踪控制电路(6)输出端相连 接，用于按照中央控制器的指令产生相应的补偿电流注入光伏系统。
3.根据权利要求2所述的抑制和消除无变压器光伏并网系统漏电流的装置，其特征在 于所述漏电流检测器(1)由电阻、变压器或电流传感器及其相应辅助电路组成。
4.根据权利要求2所述的抑制和消除无变压器光伏并网系统漏电流的装置，其特征在 于所述波形发生器(3)的功率模块(8)采用IGBT或MOSFET半导体器件组成各种拓扑结构， 不限于PWM技术生成相应波形。
全文摘要
本发明涉及一种抑制和消除无变压器并网光伏系统漏电流的方法和装置。由漏电流检测器，中央控制器和波形发生器组成。中央控制器内设有波形分析电路、指令电流运算电路和电流跟踪控制电路，波形发生器内设有驱动电路和功率模块；漏电流检测器设置于逆变器的直流侧并与中央控制器相连接；中央控制器用于分析处理漏电流波形并产生补偿电流控制信号，波形发生器设置于光伏阵列并与中央控制器的电流跟踪控制电路输出端相连接，用于按照中央控制器的指令产生相应的补偿电流注入光伏系统。本发明通过检测漏电流波形，分析处理并产生一个与漏电流大小相等、相位相反的补偿电流。该补偿电流被注入电路后与漏电流叠加相消，达到抑制和消除漏电流的目的，具有实时监测、跟踪，动态补偿，功耗较小，受环境影响较小等特点，能有效地抑制和消除漏电流，具有巨大的应用前景和经济效应。
文档编号H02J3/38GK102136736SQ201110044189
公开日2011年7月27日 申请日期2011年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者孙耀杰, 林燕丹, 童立青, 苏晓萌 申请人:复旦大学