【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光伏系统的漏电流补偿领域，尤其涉及一种基于可调电容的漏电流补偿方法及其控制系统。
技术介绍
1、太阳能凭借其“可再生、绿色环保”等特点在能源利用中占据重要地位，光伏发电逆变以及其系统的研究发展迅猛，大量光伏电站工程迅速建立实施，漏电流补偿与保护系统在光伏电站安全与保障工作人员安全上发挥重要作用。
2、光伏发电系统受寄生电容与寄生电阻影响，会产生危害系统稳定与效率的漏电流，其主要受光伏板与地之间的寄生电容的影响，寄生电容受环境影响较大，导致漏电流容性分量增大，致使漏电流大于剩余电流保护器动作的持续漏电流限值，引起rcd的误动作。另外如果发生触电的安全事故，漏电流阻性分量突变，需剩余电流保护器快速反应。于是在避免rcd误动作提高系统效率与保证系统安全性的需求下，本专利技术基于可调电容的漏电流补偿方法及其控制系统应用于上述场合。
3、在专利文献cn 105264393 b，2018.04.17中，给出了一种漏电流计算装置和漏电流计算方法，为光伏系统漏电流阻性分量与容性分量的分离提供参考。常用的非隔离型光伏并网逆变器，以单相全桥逆变器为例，如图1，所述光伏系统由pv光伏组件，全桥逆变部分，lc滤波器，交流电网组成，图中cpv1与cpv2分别为pv光伏组件的正极负极与地之间的寄生电容，rground为光伏设备与地之间的寄生电阻。电网安规规定逆变器检测到系统的残余电流，即漏电流，图1中cpv1、cpv2、rground与共模电压构成漏电流的回路。当检测到系统的漏电流超过安全限制值时要进行保护动作，即停止
4、关于共模电压与电流的研究，通常会提出光伏逆变系统的共模等效电路，如图2和图3是不同模式下的共模等效电路。图2是开关管s1、s4导通时的共模等效电路，图3是开关管s2、s3导通时的共模等效电路。vg是电网电压，它的频率较共模电压的频率小得多，在计算寄生电容两端的电压时电网电压可忽略不计。即：
5、
6、式中v21和v31都等于光伏组件的输出电压vpv。且两个桥臂成对称状高频交替导通,v21与v31的和等于vpv。根据共模电压的理论可为本专利技术补偿漏电流的等值补偿电压提供依据。
7、对于非隔离并网光伏逆变器，相应标准(如德国vde0126-1-1)都规定了漏电流保护标准。本专利技术所述实例对应持续漏电流的安全阀值是300ma，而在不同功率等级下的光伏系统，光伏组件与地之间的寄生电容在实际应用中，其受环境影响，寄生电容cpv并不是稳定不变的，尤其阴雨或潮湿的环境下，cpv的变化比较大，因此这个条件会导致系统容性漏电流增大，进而总漏电流值增大，容易误触发漏电流保护，影响逆变器的正常运行。根据这一特点与本专利技术可调漏电流补偿的需要，关于不同功率等级不同环境下的寄生电容大小的详细分析如下表1：
8、
9、在控制系统中，在避免剩余电流保护器rcd误动作的同时，也需要实现它的安全保护功能，在发生安全事故时，人体误触时人体等效成一个电阻，光伏系统中的漏电流阻性分量陡增，在漏电流阻性分量突变量δir超过30ma这种情况下，剩余电流保护器rcd正常动作，系统停止运行以保障人员安全。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种基于可调电容的漏电流补偿方法及其控制系统，旨在解决极端天气下因寄生电容增大而导致光伏系统保护器的误动作，更加精准地对光伏系统中的漏电流阻性分量与容性分量进行监测，在保证系统安全的同时提升光伏系统的效率。
2、为本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术基于及补偿控制系统是在一个5kw的单相光伏系统实例说明，可适用于不同功率等级的光伏系统。系统主电路回路包括光伏pv(直流400v)，全桥逆变部分，lc滤波电路，交流电网。光伏系统的寄生电容由cpv1和cpv2表示，在正常环境和阴雨天气光伏板与地之间的寄生电容大小不同，具体分析如上表1，正常环境下的5kw系统寄生电容为500nf左右，阴雨潮湿天气下的5kw系统寄生电容为1000nf。本专利技术的可调电容的漏电流补偿方法的可调电容的值根据寄生电容的特点进行设置。
4、本专利技术所述一种基于可调电容的漏电流补偿方法是针对无额外电源，低成本的一种漏电流补偿方法。因无额外电源其补偿激励来自光伏系统主电路全桥逆变输出端，所采集的电压ucm*与光伏板寄生电容两端的共模电压ucm等值同相位，并通过可调电容产生与漏电流容性分量等值相位相同的补偿电流，然后输入到反相电路产生补偿电流，实现系统的漏电流容性分量补偿。
5、所述光伏漏电流补偿系统的具体步骤如下：
6、步骤一：根据《光伏发电并网逆变器技术规范》的规定内容：对于额定输出小于或等于30kva的逆变器，其连续漏电流不能超过300ma的限值，否则剩余电流保护器动作，除此之外，剩余电流保护器也会有突变电流响应，在安全规范内，规定漏电流阻性分量突变值δir大于30ma，剩余电流保护器响应动作以保证人体触电时的安全。在漏电流值在限值300ma以外，并且漏电流中没有阻性分量突变，导致漏电流超过限值的原因是漏电流容性分量的增加，可以使用基于可调电容的漏电流补偿方法对漏电流容性分量进行补偿，保证系统正常工作。漏电流检测器采样漏电流值，然后对采样得到的漏电流值数字信号处理，分离容性电流分量与阻性电流分量。
7、步骤二：所述步骤一中，系统根据漏电流情况进行响应，所以需要对系统的漏电流进行采样，本专利技术是由剩余电流检测器ct对漏电流进行采样，采样的时间间隔应小于系统标准对突变电流的最小响应时间0.04s。本专利技术是5kw的光伏系统，综合考虑将剩余电流检测器的采样时间间隔设为0.02s。设连续两次采样的漏电流值为ig1，ig2，然后根据处理ig1，ig2值的情况决定系统的动作。
8、步骤三：所述步骤二的ig1，ig2由漏电流表达公式分离得到ic1，ir1，ic2，ir2，并由此计算δir，当发生人体触电或其他动物触电诱发的安全事故时，δir大于30ma，剩余电流保护器rcd动作，系统停止工作。关于漏电流容性分量一般不会发生突变，但漏电流容性分量的值会影响漏电流的有效值。这种情况会在阴雨天或其他极端环境下出现，在本专利技术5kw光伏系统中，一旦漏电流容性分量增加过大，致使漏电流有效值icm_rms大于300ma，剩余电流保护器误动作系统停止工作，降低了光伏系统的稳定性与效率，所以需要基于可调电容的漏电流补偿方法对漏电流容性分量进行补偿。
9、步骤四：所述步骤三基于可调电容的漏电流补偿方法对漏电流容性分量进行补偿的方法。该方法无需额外的激励，其本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于可调电容的漏电流补偿方法及其控制系统，包括两大部分：漏电流补偿部分、控制部分；所述漏电流补偿应用于单相全桥逆变器，适用于各功率等级，本专利技术以5kw光伏系统为例，PV端直流输入400V经过全桥逆变部分变成220V交流电，经过LC滤波电路整流滤波后，输出给交流电网Vg，漏电流检测器检测逆变输出端对漏电流进行采样，经数字信号处理后分离出漏电流的阻性分量Ir与容性分量Ic，根据Ir与Ic的值判断下一步动作，可调电容的漏电流补偿方法补偿Ic或系统停止工作。
2.根据权利要求1所述的漏电流检测器CT对漏电流采样，其特征在于漏电流检测器采样两个漏电流值Ig1、Ig2，考虑到人体触电或其他安全事故导致漏电流阻性分量突变，采样时间间隔应以小于行业安全规范中系统对突变电流的最小反应时间0.04S，故本专利技术采样时间间隔为0.02S。
3.根据权利要求1所述漏电流间隔采样后的电流信号，其特征在于：首先对漏电流进行分离得到采样的阻性与容性分量，计算得到阻性漏电流突变量ΔIr，由ΔIr是否超过行业安全规范规定的阻性漏电流突变安全阀值，判定系统执行下一步是系统停止或
4.根据权利要求3所述漏电流有效值判定，其特征在于：取得漏电流值Ig1、Ig2的较大值，判断较大值是否大于光伏系统中RCD保护的连续漏电流限值，然后执行漏电流补偿或系统持续正常运行。
5.根据权利要求1所述的可调电容的漏电流补偿方法，其特征在于：补偿电流的电压来自光伏逆变器的输出端的电位点101与电位点102(图1)，无需添加额外电源，通过两个开关管的漏极分别连接电位点101与电位点102，两个开关管的源极并联后连接到可调电容正极，补偿电流流过可调电容后经反相电路对容性漏电流补偿。
6.根据权利要求5所述的漏电流补偿的电压采集，其特征在于：两个开关管的PWM脉冲信号分别与单相全桥逆变器的两种不同模式下的PWM脉冲信号相同。
7.根据权利要求5所述的漏电流补偿可调电容，其特征在于：其组成有一个与常规条件下光伏板的等值的大电容Cp和数值相等、电容值较小的电容组(Cd1、Cd2、Cd3…Cdn)，电容之间相互并联，其通断有控制芯片控制每一条并联支路的开关，实现电容值的变化。
...【技术特征摘要】
1.一种基于可调电容的漏电流补偿方法及其控制系统，包括两大部分：漏电流补偿部分、控制部分；所述漏电流补偿应用于单相全桥逆变器，适用于各功率等级，本发明以5kw光伏系统为例，pv端直流输入400v经过全桥逆变部分变成220v交流电，经过lc滤波电路整流滤波后，输出给交流电网vg，漏电流检测器检测逆变输出端对漏电流进行采样，经数字信号处理后分离出漏电流的阻性分量ir与容性分量ic，根据ir与ic的值判断下一步动作，可调电容的漏电流补偿方法补偿ic或系统停止工作。
2.根据权利要求1所述的漏电流检测器ct对漏电流采样，其特征在于漏电流检测器采样两个漏电流值ig1、ig2，考虑到人体触电或其他安全事故导致漏电流阻性分量突变，采样时间间隔应以小于行业安全规范中系统对突变电流的最小反应时间0.04s，故本发明采样时间间隔为0.02s。
3.根据权利要求1所述漏电流间隔采样后的电流信号，其特征在于：首先对漏电流进行分离得到采样的阻性与容性分量，计算得到阻性漏电流突变量δir，由δir是否超过行业安全规范规定的阻性漏电流突变安全阀值，判定系统执行...
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