專利名稱：改進型lcl濾波器對漏電流的抑制方法及中點平衡控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LCL濾波器領(lǐng)域，具體涉及一種改進型LCL濾波器對漏電流的抑制方法及中點平衡控制方法。
背景技術(shù)：
光伏發(fā)電是未來世界能源和電力的主要來源，隨著光伏系統(tǒng)容量的不斷增加，對逆變器的成本、效率和可靠性的要求也越來越高。非隔離三電平逆變器耐壓等級高、電壓畸變率低，并且省去了工頻變壓器，體積小、成本低、效率高，滿足了光伏發(fā)電技術(shù)迅猛發(fā)展的要求。但是，無變壓器結(jié)構(gòu)使得PV和電網(wǎng)有了電氣連接，漏電流會大幅增加，會帶來傳導(dǎo)和輻射干擾，危急設(shè)備和人員安全。因此，研究非隔離三電平逆變器漏電流的抑制方法具有重要 意義。
為充分理解非隔離三電平光伏逆變器的漏電流特性，針對單相橋式三電平并網(wǎng)逆變器，建立漏電流等效模型，得出共模電壓為恒定值的結(jié)論，從而有效減小了漏電流，但是該結(jié)論在三相光伏系統(tǒng)中并不成立。有人有文獻提出一種改進型LCL濾波器，有效抑制了高頻共模電壓，并應(yīng)用到三相兩電平電機變頻調(diào)速領(lǐng)域，但并沒有涉及三電平漏電流等效電路的分析。在此深入研究了三相非隔離三電平光伏逆變器的共模特性，建立了三電平漏電流的等效電路，分析了漏電流的激勵源，將改進型LCL濾波器應(yīng)用到三電平光伏系統(tǒng)中，以求達到抑制漏電流的目的。
三電平逆變器存在一個固有問題，即中點電位不平衡，采用改進型LCL濾波器后，三電平逆變器的中點平衡控制會表現(xiàn)出兩方面的特殊性1)冗余小矢量作用時中線電流不完全互補；2)直流側(cè)中點電位由零序電流和中線電流共同決定。目前常見的中點平衡控制法，包括滯環(huán)法和平衡因子法等等，都沒有涉及如何解決這個問題。本文在分析改進型LCL濾波器特殊性的基礎(chǔ)上，對簡單易行、控制精細的平衡因子法進行修正，得到了平衡因子的通用形式，用于中點平衡控制。該表達式在傳統(tǒng)的L型、LCL濾波器以及改進型LCL濾波器中均適用，應(yīng)用范圍更為廣泛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了避免上述現(xiàn)有存在的不足之處，提供一種改進型LCL濾波器對非隔離三電平光伏逆變器漏電流抑制方法及中點平衡控制方法，以期望抑制漏電流和實現(xiàn)中點電位平衡。
本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案
改進型LCL濾波器對漏電流的抑制方法及中點平衡控制方法，其特征在于包括有改進型LCL濾波器，改進型LCL濾波器包括有直流側(cè)電源、分壓電容、逆變器、LCL濾波器，所述的直流側(cè)電源由太陽能電池板PV供電，太陽能電池板PV的兩端分別連接有一個太陽能電池板PV對大地的分布電容，即寄生電容Cpv，寄生電容Cpv的寄生電容電壓為Upv ；所述的分壓電容包括有兩個相同極性的電容Cl和電容C2組成，電容Cl的正極與直流側(cè)電源的正極連接，電容Cl的負極與電容C2的的正極連接，電容Cl與電容C2的連接點為分壓電容的中點，分壓電容的中點記為直流側(cè)中性點O，電容C2的負極與直流側(cè)電源的負極連接；所述的逆變器為二極管鉗位型三電平逆變器，二極管鉗位型三電平逆變器包括有三個并聯(lián)的三電平橋臂，三個三電平橋臂的中點依次記為A、B、C點；所述的LCL濾波器包括有三個橋臂濾波電感L、三個網(wǎng)側(cè)濾波電感Lg、三個濾波電容Cf ;A、B、C三點分別通過濾波電感L連接網(wǎng)側(cè)濾波電感Lg，各個濾波電感L與其對應(yīng)的網(wǎng)側(cè)濾波電感Lg之間通過節(jié)點連接一個濾波電容Cf，三個濾波電容Cf的另一端接于一處，記N點為濾波電容中點，三個網(wǎng)側(cè)濾波電感Lg的另一端分別通過一個信號源接于一處，記n點為電網(wǎng)中性點，經(jīng)過電網(wǎng)中性點n流向大地的電流為漏電流；所述的直流側(cè)中性點O與濾波電容中點N連接；
具體實現(xiàn)方法包括以下步驟
(1)改進型LCL濾波器對漏電流的抑制方法
根據(jù)改進型LCL濾波器中濾波電容中點N和直流側(cè)中性點O相連，以及基爾霍夫電壓
定律和基爾霍夫電流定律，可以得到
權(quán)利要求
1.一種改進型LCL濾波器對漏電流的抑制方法及中點平衡控制方法，其特征在于包括有改進型LCL濾波器，改進型LCL濾波器包括有直流側(cè)電源、分壓電容、逆變器、LCL濾波器，所述的直流側(cè)電源由太陽能電池板PV供電，太陽能電池板PV的兩端分別連接有一個太陽能電池板PV對大地的分布電容，即寄生電容CPV，寄生電容Cpv的寄生電容電壓為Upv ;所述的分壓電容包括有兩個相同極性的電容Cl和電容C2組成，電容Cl的正極與直流側(cè)電源的正極連接，電容Cl的負極與電容C2的的正極連接，電容Cl與電容C2的連接點為分壓電容的中點，分壓電容的中點記為直流側(cè)中性點O，電容C2的負極與直流側(cè)電源的負極連接；所述的逆變器為二極管鉗位型三電平逆變器，二極管鉗位型三電平逆變器包括有三個并聯(lián)的三電平橋臂，三個三電平橋臂的中點依次記為A、B、C點；所述的LCL濾波器包括有三個橋臂濾波電感L、三個網(wǎng)側(cè)濾波電感Lg、三個濾波電容Cf ;A、B、C三點分別通過濾波電感L連接網(wǎng)側(cè)濾波電感Lg，各個濾波電感L與其對應(yīng)的網(wǎng)側(cè)濾波電感Lg之間通過節(jié)點連接一個濾波電容Cf，三個濾波電容Cf的另一端接于一處，記N點為濾波電容中點，三個網(wǎng)側(cè)濾波電感Lg的另一端分別通過一個信號源接于一處，記n點為電網(wǎng)中性點，經(jīng)過電網(wǎng)中性點n流向大地的電流為漏電流；所述的直流側(cè)中性點O與濾波電容中點N連接； 具體實現(xiàn)方法包括以下步驟 (I)改進型LCL濾波器對漏電流的抑制方法 根據(jù)改進型LCL濾波器中濾波電容中點N和直流側(cè)中性點O相連，以及基爾霍夫電壓-T ■ 1 ■ Ujri- Lsi j H--I f定律和基爾霍夫電流定律，可以得到Cfs '3 (I)X 1J 二 Zi 7J + lCmJ=A,B,C j-a,b,c 式(I)中，ifJ為j相濾波電容電流，j=a, b，c ； 定義三相濾波電容電流之和為零序電流io，由式(I)可得 由于，直流電壓的差模分量Vdffl可通過中點平衡控制策略來抑制，所以考慮共模電壓Um對漏電流的影響時，Vdffl不予考慮，可得=_I_ (3) ^LLgCfCpvZ +〔iC, + 卜斤 +魯 W>2 +1 式(3)可簡化為tb^ =_\_ (4)Ucm〔ic/+|ixv+|wy+i 由上式(4)可以得出，采用改進型LCL濾波器后，寄生電容電壓uPV可以看作是共模電壓濾波后的結(jié)果，只要優(yōu)化設(shè)計改進型LCL濾波器的L、Lg和Cf值，uPV中共模電壓的高頻分量將大幅衰減，從而很好的抑制了漏電流；(2)改進型LCL濾波器的中點平衡控制方法 采用改進型LCL濾波器后，零序電流Itl注入到直流側(cè)中性點O，此時直流側(cè)中性點O的電位并非由中線電流inp唯一決定，而是由中線電流inp和注入的零序電流L共同決定冗余小矢量作用時的中線電流絕對值不相等； 設(shè)平衡因子為f，正小矢量100作用時間&’和負小矢量211作用時間t7’滿足以下關(guān)系式 尸。=0.5(1 + /)./。 (5) [r-=0.5(1-f)-t0 式中h為總的冗余小矢量作用時間； 由上式(5)并考慮三相輸出電壓矢量的次序，可以得出當參考矢量的一個開關(guān)周期流入中點的平均電荷為 Qnp =J0 (v - )*(6) =+ inpih + Kpih- — 令Qnp=Qnp。，可得到平衡因子f的表達式為— iTipXtX — iHpJtI ~ 'P，■羅 tQ + iO^s/ =-————2- ⑴IftpQ ^npl ^ 平衡因子f是以Qnp=Qnptl為條件得出的，但實際上平衡因子還受到調(diào)制幅值的限制，必須滿足約束條件0 < f < I ;在此約束條件下，中點電位的不平衡可以完全得到抑制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改進型LCL濾波器對漏電流的抑制方法及中點平衡控制方法，包括有改進型LCL濾波器，改進型LCL濾波器包括有直流側(cè)電源、分壓電容、逆變器、LCL濾波器，基于分析三電平漏電流的等效電路，歸納出產(chǎn)生漏電流的激勵源，并通過改進型LCL濾波器來抑制漏電流的輸出，采用改進型LCL濾波器后，傳統(tǒng)的中點平衡算法，比如滯環(huán)法和平衡因子法將不再適用。為此，對簡單易行、控制精細的平衡因子法進行修正，得到了廣義的平衡因子表達式，用于中點平衡控制；平衡因子表達式在傳統(tǒng)的L型、LCL濾波器以及改進型LCL濾波器中均適用，應(yīng)用范圍更為廣泛，仿真和實驗證明了理論分析和算法的正確性。
文檔編號H02J3/38GK102738826SQ20121019109
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者劉淳, 劉萍, 張興, 張長信, 李飛, 邵章平 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)