一種用于光伏并網(wǎng)逆變器的共模電壓抑制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于光伏并網(wǎng)逆變器的共模電壓抑制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏并網(wǎng)逆變器是將光伏板直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能的一種發(fā)電裝置。太陽(yáng)能作為新能源隊(duì)伍中的重要成員，近年來(lái)受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注，分布式光伏發(fā)電將此清潔能源帶入千家萬(wàn)戶，讓每個(gè)人都能享受綠色能源給生活帶來(lái)的便利。分布式光伏逆變器的并網(wǎng)模式常選用將逆變器直接并入終端用戶的低壓電網(wǎng)，而低壓電網(wǎng)上具有負(fù)載設(shè)備種類(lèi)繁多、抗干擾能力參差不齊、對(duì)電能質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。這就要求直接并入低壓電網(wǎng)的逆變器具有良好電磁兼容性能(EMC)。由于光伏并網(wǎng)逆變器的直流側(cè)相對(duì)于大地(PE)屬于懸浮狀態(tài)，當(dāng)逆變器在高頻開(kāi)關(guān)過(guò)程中，其橋臂中點(diǎn)的電壓對(duì)大地之間的電壓是母線電壓加上此時(shí)電網(wǎng)電壓的瞬時(shí)值，而此共模電壓會(huì)通過(guò)低壓電網(wǎng)上其他設(shè)備中的對(duì)地Y電容形成共模回路，從而影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行。
[0003]目前，對(duì)于上述共模電壓的抑制主要有以下兩種方式:一、如圖1所示，利用共模濾波電感抑制共模電壓；二、如圖2所示，共模濾波電感與差模濾波電感共同抑制共模電壓。以上兩種方式均能一定程度上抑制逆變器產(chǎn)生的共模電壓，但是均有不足。對(duì)于方式一，由于之前提到的整機(jī)拓?fù)渌?，交流變換器輸出對(duì)地的共模電壓為:UCT =UBUS+UQUT*sinwt，其中:UW為交流變換器輸出的共模電壓，Ubus為母線電壓，Uqut為輸出相電壓，wt為t時(shí)刻的輸出相電壓相位。方式一中輸出共模電感一般選用材質(zhì)為猛鋅鐵氧體的磁芯，而常規(guī)的錳鋅鐵氧體的飽和磁密僅為0.4T，在如此大的共模電壓作用下，不僅與逆變器內(nèi)部的Y電容形成較大電流，還可與終端低壓電網(wǎng)負(fù)載設(shè)備中的Y電容形成共模電流，極易讓共模電感發(fā)生飽和。方式二中利用了差模濾波電感與拉回母線電容中點(diǎn)的電容配合，將共模電壓抑制在差模濾波電感上，這樣能有效的解決共模電流流向終端電網(wǎng)的問(wèn)題，但是對(duì)于直接并入終端低壓電網(wǎng)的組串式逆變器來(lái)講，出于整體體積、效率等因素考慮，開(kāi)關(guān)頻率都比較高，選用的差模濾波電感磁芯材質(zhì)一般為鐵硅、鐵硅鋁、非晶等高頻特性較好的磁材，這種磁材高頻電流下的損耗低，然而電感值在電流作用下的衰減比較嚴(yán)重，如果將共模電壓全部由差模濾波電感來(lái)承擔(dān)，勢(shì)必進(jìn)一步減小電感量，影響差模濾波效果，進(jìn)而影響整機(jī)輸出指標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于通過(guò)一種用于光伏并網(wǎng)逆變器的共模電壓抑制系統(tǒng)，來(lái)解決以上【背景技術(shù)】部分提到的問(wèn)題。
[0005]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種用于光伏并網(wǎng)逆變器的共模電壓抑制系統(tǒng)，其包括差模濾波電感、拉回母線中點(diǎn)電容、第一共模濾波電感、共模濾波Y電容以及第二共模濾波電感；其中，所述差模濾波電感、第一共模濾波電感、共模濾波Y電容依次串接，所述第二共模濾波電感串入在差模濾波電感與拉回母線中點(diǎn)電容回路上。
[0007]特別地，所述差模濾波電感上的共模電壓Uw1、第二共模濾波電感上的共模電壓Uw2、第一共模濾波電感上的共模電壓Uct3滿足:U CT2>UW1>UW2;所述拉回母線中點(diǎn)電容回路的共模電流Iw1、共模濾波Y電容回路的共模電流Iw2以及電網(wǎng)側(cè)Y電容回路的共模電流IW3
夕兩足:Icvi〉IcV2〉IcV3。
[0008]特別地，所述第二共模濾波電感采用但不限于鐵硅、鐵硅鋁、非晶材料的任一種。
[0009]本發(fā)明提出的用于光伏并網(wǎng)逆變器的共模電壓抑制系統(tǒng)在差模濾波電感與拉回母線中點(diǎn)電容回路上串入第二共模濾波電感，該共模濾波電感為增強(qiáng)型的共模濾波單元，差模電流在磁芯中形成的磁通相互抵消，故差模電流不會(huì)影響此共模濾波單元的感值。本發(fā)明減小了強(qiáng)共模電壓對(duì)差模電感的衰減影響，減小了后級(jí)普通共模電感即第一共模濾波電感的濾波壓力，絕大部分的共模電壓全部降到第二共模濾波電感上，以低成本代價(jià)抑制強(qiáng)共模電壓，有效減小共模電壓對(duì)電網(wǎng)側(cè)的影響，優(yōu)化了整機(jī)EMC現(xiàn)狀。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為利用共模濾波電感抑制共模電壓的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0011]圖2為利用共模濾波電感與差模濾波電感共同抑制共模電壓的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖3為本發(fā)明用于光伏并網(wǎng)逆變器的共模電壓抑制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖4為本發(fā)明中共模電壓UCV2、UCV1、UCV3，共模電流IW1、Icv2, Iw3的分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部?jī)?nèi)容，除非另有定義，本文所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例，不是旨在于限制本發(fā)明。
[0015]請(qǐng)參照?qǐng)D3所示，圖3為本發(fā)明用于光伏并網(wǎng)逆變器的共模電壓抑制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0016]本實(shí)施例中用于光伏并網(wǎng)逆變器的共模電壓抑制系統(tǒng)具體包括差模濾波電感301、拉回母線中點(diǎn)電容302、第一共模濾波電感303、共模濾波Y電容304以及第二共模濾波電感305。所述差模濾波電感301、第一共模濾波電感303、共模濾波Y電容304依次串接。所述第二共模濾波電感305串入在差模濾波電感301與拉回母線中點(diǎn)電容302回路上。
[0017]于本實(shí)施例中所述第二共模濾波電感305采用但不限于鐵硅、鐵硅鋁、非晶材料的任一種。工作時(shí)，差模電流在磁芯中形成的磁通相互抵消，故差模電流不會(huì)影響第二共模濾波電感305的感值。本發(fā)明減小了強(qiáng)共模電壓對(duì)差模電感的衰減影響，減小了后級(jí)普通共模電感即第一共模濾波電感303的濾波壓力，絕大部分的共模電壓全部降到第二共模濾波電感305上。如圖4所示，圖4為本發(fā)明中共模電壓Ucv2、Ucv1、Uev3，共模電流IW1、ICV2> 1?3的分布圖，通過(guò)合理的電感設(shè)計(jì)，可使所述差模濾波電感301上的共模電壓UW1、第二共模濾波電感305上的共模電壓Ucv2、第一共模濾波電感303上的共模電壓Ucv3滿足:UCV2>UCV1_>UCV2?通過(guò)合理的電容容值選型，可使所述拉回母線中點(diǎn)電容302回路的共模電流Iw1、共模濾波Y電容304回路的共模電流Ict2以及電網(wǎng)側(cè)Y電容306回路的共模電流I W3
夕兩足:Icvi〉IcV2〉IcV3。
[0018]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的技術(shù)方案可以應(yīng)用在光伏并網(wǎng)逆變器中，也可以應(yīng)用在其它高共模輸出電源系統(tǒng)中；可以應(yīng)用在交流電源的輸出側(cè)，也可以應(yīng)在交流電源的輸入側(cè)。
[0019]本發(fā)明的技術(shù)方案在差模濾波電感與拉回母線中點(diǎn)電容回路上串入第二共模濾波電感，該共模濾波電感為增強(qiáng)型的共模濾波單元，差模電流在磁芯中形成的磁通相互抵消，故差模電流不會(huì)影響此共模濾波單元的感值。本發(fā)明減小了強(qiáng)共模電壓對(duì)差模電感的衰減影響，減小了第一共模濾波電感的濾波壓力，絕大部分的共模電壓全部降到第二共模濾波電感上，以低成本代價(jià)抑制強(qiáng)共模電壓，有效減小共模電壓對(duì)電網(wǎng)側(cè)的影響，優(yōu)化了整機(jī)EMC現(xiàn)狀。
[0020]注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過(guò)以上實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說(shuō)明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于光伏并網(wǎng)逆變器的共模電壓抑制系統(tǒng)，其特征在于，包括差模濾波電感、拉回母線中點(diǎn)電容、第一共模濾波電感、共模濾波Y電容以及第二共模濾波電感；其中，所述差模濾波電感、第一共模濾波電感、共模濾波Y電容依次串接，所述第二共模濾波電感串入在差模濾波電感與拉回母線中點(diǎn)電容回路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光伏并網(wǎng)逆變器的共模電壓抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述差模濾波電感上的共模電壓Ucv1、第二共模濾波電感上的共模電壓Ucv2、第一共模濾波電感上的共模電壓Uw3滿足:UCT2>UW1>UW2;所述拉回母線中點(diǎn)電容回路的共模電流I CT1、共模濾波Y電容回路的共模電流Iw2以及電網(wǎng)側(cè)Y電容回路的共模電流I CT3滿足CT1>IW2>ICV3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的用于光伏并網(wǎng)逆變器的共模電壓抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二共模濾波電感采用但不限于鐵硅、鐵硅鋁、非晶材料的任一種。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種用于光伏并網(wǎng)逆變器的共模電壓抑制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在差模濾波電感與拉回母線中點(diǎn)電容回路上串入共模濾波電感，該共模濾波電感為增強(qiáng)型的共模濾波單元，差模電流在磁芯中形成的磁通相互抵消，故差模電流不會(huì)影響此共模濾波單元的感值。本發(fā)明減小了強(qiáng)共模電壓對(duì)差模電感的衰減影響，減小了后級(jí)普通共模電感的濾波壓力，絕大部分的共模電壓全部降到第二共模濾波電感上，以低成本代價(jià)抑制強(qiáng)共模電壓，有效減小共模電壓對(duì)電網(wǎng)側(cè)的影響，優(yōu)化了整機(jī)EMC現(xiàn)狀。
【IPC分類(lèi)】H02M1-12, H02J3-38
【公開(kāi)號(hào)】CN104638891
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510082476
【發(fā)明人】張林江, 夏孝云, 鈕良, 馬雙偉
【申請(qǐng)人】無(wú)錫上能新能源有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年2月15日