一种可抑制漏电流的单相非隔离光伏并网系统技术方案

一种可抑制漏电流的单相非隔离光伏并网系统，该系统包括：光伏电源模块、前级变换电路、后级逆变电路、LCL滤波器、交流电网。系统采用两级非隔离结构，解决了传统隔离型并网系统成本高、效率低的问题；前级的DC

【技术实现步骤摘要】
一种可抑制漏电流的单相非隔离光伏并网系统


[0001]本专利技术涉及一种单相非隔离光伏并网系统，具体涉及一种可抑制漏电流的单相非隔离光伏并网系统。

技术介绍

[0002]非隔离型光伏并网逆变器使得光伏电池板与大电网之间存在电气连接，当功率器件高频工作产生高频共模电压时，将在逆变器、光伏板寄生电容及电网组成的回路中形成高频共模电流。由于光伏板的面积较大，导致其对地寄生电容很大，通常晶体硅电池对地电容约为150nF/kw。为了提高逆变器的效率，其本身阻抗较低，电网本身阻抗也较低，从而导致共模回路的漏电流有可能超过允许的范围。高频漏电流的存在，不仅会带来传导干扰和辐射干扰，增加进网电流的谐波含量和系统损耗，而且会危及到相关设备和人员的安全。因此，非隔离并网系统的漏电流抑制成为研究的热点。
[0003]研究表明，为了抑制共模电流，可以考虑改进并网逆变器的拓扑结构或者采用适当的控制策略，对于采用双极性调制的全桥逆变器，在抑制漏电流的同时，系统会产生更多的损耗，使其最高的效率在95％左右；在普通全桥的基础上，提出了一系列抑制漏电流的拓扑，比如H5拓扑、H6拓扑、Heric拓扑等，但是这些拓扑都要承受很高的导通损耗，增加散热器的设计难度，不利于系统效率的提高；半桥电路天然具有抑制漏电流的作用，但是由于其电压利用率较低，直流侧需要的输入电压较高，还要考虑两级逆变下逆变器输入电容电压均衡的问题；图1中提出了一种非隔离两级逆变系统，后级采用T型逆变器，然而其前级DC
‑
DC的增益只有增益较为有限。
[0004]因此，对于目前非隔离并网系统的漏电流抑制方案中，尚存在着抑制效果不彻底、效率有待提高、前级增益有限等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种可抑制漏电流的单相非隔离光伏并网系统，前级DC
‑
DC变换器在实现升压比可以灵活调整的同时，还保证了输出电容电压的自动均衡，既保证了漏电流的有效抑制，又大大降低了输出交流量的谐波含量和滤波电感的尺寸，提高了系统效率。
[0006]本专利技术采取的技术方案为：
[0007]一种可抑制漏电流的单相非隔离光伏并网系统，该系统包括：
[0008]光伏电源模块、前级变换电路、后级逆变电路、LCL滤波器、交流电网；
[0009]光伏电源模块连接前级变换电路，前级变换电路连接后级逆变电路，后级逆变电路连接LCL滤波器，LCL滤波器连接交流电网。
[0010]所述前级变换电路包括基本Cuk变换器、一个正极性拓展单元、两个反极性扩展单元；
[0011]所述基本Cuk变换器包括电感L、L
P1
，电容C
P11
、C
P12
，功率开关S1，二极管D
P1
；
[0012]电感L一端连接光伏电源模块正极，电感L另一端分别连接功率开关S1漏极、电容
C
P11
一端，电容C
P11
另一端分别连接二极管D
P1
阳极、电感L
P1
一端，电感L
P1
另一端连接电容C
P12
一端，电容C
P12
另一端、二极管D
P1
阴极、功率开关S1源极均连接光伏电源模块负极；
[0013]正极性拓展单元包括电容C
P21
，C
P22
，二极管D
P2
，电感L
P2
；
[0014]电容C
P21
一端连接基本Cuk变换器中的电容C
P11
一端，电容C
P21
另一端分别连接二极管D
P2
阳极、电感L
P2
一端，电感L
P2
另一端连接电容C
P22
一端，电容C
P22
另一端、二极管D
P2
阴极均连接基本Cuk变换器中的电容C
P12
一端；
[0015]两个反极性扩展单元中，第一个反极性扩展单元包括电容C
N11
、C
N12
，电感L
N1
，二极管D
N1
；
[0016]电容C
N11
一端连接基本Cuk变换器中的电容C
P11
一端，电容C
N11
另一端分别连接电感L
N1
一端、二极管D
N1
阳极，电感L
N1
另一端分别连接基本Cuk变换器中的电容C
P12
另一端、电容C
N12
一端，电容C
N12
另一端连接二极管D
N1
阴极；
[0017]第一个反极性扩展单元包括电容C
N21
、C
N22
，电感L
N2
，二极管D
N2
；
[0018]电容C
N21
一端连接基本Cuk变换器中的电容C
P11
一端，电容C
N21
另一端分别连接电感L
N2
一端、二极管D
N2
阳极，电感L
N2
另一端分别连接第一个反极性扩展单元中的电容C
N12
另一端、电容C
N22
一端，电容C
N22
另一端连接二极管D
N2
阴极。
[0019]所述后级逆变电路包括开关管S2～S7、二极管D1、D2；开关管S5漏极连接电容C
P22
一端，开关管S5源极连接开关管S4漏极，开关管S4源极连接开关管S3漏极，开关管S3源极连接开关管S2漏极，开关管S2源极连接电容C
N22
另一端；
[0020]开关管S5源极连接二极管D2阳极，二极管D2阴极连接二极管D1阳极，二极管D1阴极连接开关管S3源极；
[0021]二极管D1阳极连接开关管S6源极，开关管S6漏极连接开关管S7漏极，开关管S7源极连接开关管S4源极。
[0022]开关管S2～S5串联组成一个桥臂，开关管S6的源极与中点a相连，开关管S6的漏极与开关管S7的漏极相连，开关管S7的源极与逆变器输出端相连，二极管D1和D2相互串联，二极管D2的阳极连接开关管S4和开关管S5的交点，二极管的阴极连接开关管S2和S3的交点，电容C
P12
和C
P22
可串联等效为一个输入电容，电容C
N12
和C
N22
也可串联等效为一个输入电容。
[0023]输出电容(中间电容)电压u
CP12
、u
CP22
、u
CN12
、u
CN22
都等于实现了输出电容电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可抑制漏电流的单相非隔离光伏并网系统，其特征在于，该系统包括光伏电源模块、前级变换电路、后级逆变电路、LCL滤波器、交流电网；光伏电源模块连接前级变换电路，前级变换电路连接后级逆变电路，后级逆变电路连接LCL滤波器，LCL滤波器连接交流电网。2.根据权利要求1所述一种可抑制漏电流的单相非隔离光伏并网系统，其特征在于：所述前级变换电路包括基本Cuk变换器、一个正极性拓展单元、两个反极性扩展单元；所述基本Cuk变换器包括电感L、L
P1
，电容C
P11
、C
P12
，功率开关S1，二极管D
P1
；电感L一端连接光伏电源模块正极，电感L另一端分别连接功率开关S1漏极、电容C
P11
一端，电容C
P11
另一端分别连接二极管D
P1
阳极、电感L
P1
一端，电感L
P1
另一端连接电容C
P12
一端，电容C
P12
另一端、二极管D
P1
阴极、功率开关S1源极均连接光伏电源模块负极；正极性拓展单元包括电容C
P21
、C
P22
，二极管D
P2
，电感L
P2
；电容C
P21
一端连接基本Cuk变换器中的电容C
P11
一端，电容C
P21
另一端分别连接二极管D
P2
阳极、电感L
P2
一端，电感L
P2
另一端连接电容C
P22
一端，电容C
P22
另一端、二极管D
P2
阴极均连接基本Cuk变换器中的电容C
P12
一端；两个反极性扩展单元中，第一个反极性扩展单元包括电容C
N11
、C
N12
，电感L
N1
，二极管D
N1
；电容C
N11
一端连接基本Cuk变换器中的电容C
P11
一端，电容C
N11
另一端分别连接电感L
N1
一端、二极管D
N1
阳极，电感L
N1
另一端分别连接基本Cuk变换器中的电容C
P12
另一端、电容C
N12
一端，电容C
N12
另一端连接二极管D
N1
阴极；第一个反极性扩展单元包括电容C
N21
、C
N22
，电感L
N2
，二极管D
N2
；电容C
N21
一端连接基本Cuk变换器中的电容C
P11
一端，电容C
N21
另一端分别连接电感L
N2
一端、二极管D
N2
阳极，电感L
N2
另一端分别连接第一个反极性扩展单元中的电容C
N12
另一端、电容C
N22
一端，电容C
N22
另一端连接二极管D
N2
阴极。3.根据权利要求2所述任意一种可抑制漏电流的单相非隔离光伏并网系统，其特征在于：所述前级变换电路在电感L的电流连续导通时，其占空比可以在0至1之间变化，根据功率开关S1状态的不同，可以将电...

【专利技术属性】
技术研发人员：邾玢鑫，赵金波，支树播，周生奇，胡永乐，郑含博，潘海龙，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：