一種三相耦合電感光伏併網逆變器漏電流抑制方法與流程
2023-05-27 16:58:46 3
本發明屬於電力電子變換領域，涉及直流功率輸入到交流功率輸出的逆變器控制技術，尤其涉及一種三相耦合電感光伏併網逆變器漏電流抑制方法。
背景技術：
非隔離型三相三電平光伏併網逆變器具有電壓轉換效率高、輸出電壓總諧波失真(THD——Total harmonic distortion)小、開關管電壓應力低等優點，具有較為廣闊的應用前景。然而非隔離型光伏逆變器存在漏電流問題。漏電流會引發電磁幹擾、併網電流畸變等問題，甚至威脅人身安全。因此，德國VDE-0126-1-1標準規定：光伏系統漏電流峰值大於300mA，則光伏併網逆變器必須在0.3s內從電網中切除。
圖1所示的一種三相耦合電感光伏併網逆變器僅使用6個開關管、6個續流二極體和三個耦合電感構成逆變橋臂。該逆變器具有不需設置死區時間、減小對濾波迴路要求、增大共模迴路共模參數和開關管數量少等優點，具有較好的應用前景。中國專利申請號為201510344878.1，名稱為《一種三電平光伏併網逆變器共模電壓的空間矢量抑制方法》，該申請案針對三電平光伏併網逆變器的共模電壓提出一種空間矢量抑制方法，該方法採用模長小於或等於六分之一輸入電壓值的電壓空間矢量合成參考矢量，使得共模電壓的變化幅值被限制在輸入電壓值的六分之一範圍內，在降低共模電壓變化幅值的同時降低了共模電壓變化頻率，從而減小系統漏電流。但該方法實現過程較複雜，需通過比較過程確定矢量發生順序，且不能保證共模電壓恆定，無法實現漏電流的有效抑制。
技術實現要素：
為了解決現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種三相耦合電感光伏併網逆變器漏電流抑制的載波調製策略，該調製策略簡單易行，且能保證系統共模電壓恆定，從而使漏電流得到有效抑制。
為了實現上述發明目的，本發明是通過以下技術方案實現的：
一種三相耦合電感光伏併網逆變器漏電流抑制方法，其內容包括如下步驟：
(1)對於三相耦合電感光伏併網逆變器漏電流抑制的載波調製策略，是通過開關信號調製方式實現，由調製波分別和三角載波VC通過第一比較器、第二比較器和第三比較器得到初始邏輯信號X、Y、Z，由脈衝信號發生器得到佔空比可調的脈衝分頻信號P；
(2)將初始邏輯信號X、Y、Z和脈衝分頻信號P送到第一—第三比較器後的開關信號生成邏輯電路得到開關信號S1a、S2a、S1b、S2b、S1c、S2c，具體過程為：
初始邏輯信號X通過第一非門得到邏輯信號a1；初始邏輯信號Y通過第二非門得到邏輯信號b1；初始邏輯信號Z通過第三非門得到邏輯信號c1；
初始邏輯信號X和邏輯信號c1通過第一與門得到邏輯信號a2；邏輯信號a1和初始邏輯信號Z通過第二與門得到邏輯信號a3；初始邏輯信號Y和邏輯信號a1通過第三與門得到邏輯信號b2；邏輯信號b1和初始邏輯信號X通過第四與門得到邏輯信號b3；初始邏輯信號Z和邏輯信號b1通過第五與門得到邏輯信號c2；邏輯信號c1和初始邏輯信號Y通過第六與門得到邏輯信號c3；
初始邏輯信號X和脈衝分頻信號P通過第七與門得到邏輯信號a4；邏輯信號a1和脈衝分頻信號P通過第八與門得到邏輯信號a5；初始邏輯信號Y和脈衝分頻信號P通過第九與門得到邏輯信號b4；邏輯信號b1和脈衝分頻信號P通過第十與門得到邏輯信號b5；初始邏輯信號Z和脈衝分頻信號P通過第十一與門得到邏輯信號c4；邏輯信號c1和脈衝分頻信號P通過第十二與門得到邏輯信號c5；
邏輯信號a2、邏輯信號a4和邏輯信號c5通過第一或門得到開關信號S1a；
邏輯信號a3、邏輯信號a5和邏輯信號c4通過第二或門得到開關信號S2a；
邏輯信號b2、邏輯信號b4和邏輯信號a5通過第三或門得到開關信號S1b；
邏輯信號b3、邏輯信號b5和邏輯信號a4通過第四或門得到開關信號S2b；
邏輯信號c2、邏輯信號c4和邏輯信號b5通過第五或門得到開關信號S1c；
邏輯信號c3、邏輯信號c5和邏輯信號b4通過第六或門得到開關信號S2c。
所述的開關信號調製方式屬於載波調製方式，所用載波為單載波，無需判斷參考矢量所在扇區，也無需計算矢量作用時間等複雜運算。
由於採用上述技術方案，與現有技術相比，本發明的有益效果在於系統開關信號生成無需複雜的空間矢量調製，開關信號生成電路僅需要基本的邏輯電路，可採用模擬元件實現，實現過程簡單易行，同時能夠使系統共模電壓恆定，從而實現系統漏電流的有效抑制。
附圖說明
圖1為三相耦合電感光伏併網逆變器的原理圖；
圖2為本發明提出的開關信號載波調製策略原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細具體的說明。
圖1所示為三相耦合電感光伏併網逆變器的原理圖，本發明的一種三相耦合電感光伏併網逆變器漏電流抑制方法：本發明提出的開關信號載波調製策略原理圖如圖2所示，該方法內容包括如下步驟：
(1)首先給出調製波
(2)由調製波分別和三角載波VC通過第一比較器1、第二比較器2和第三比較器3得到初始邏輯信號X、Y、Z，由脈衝信號發生器得到佔空比可調脈衝分頻信號P；
(3)將初始邏輯信號X、Y、Z和脈衝分頻信號P送到第一—第三比較器後的開關信號生成邏輯電路得到開關信號S1a、S2a、S1b、S2b、S1c、S2c，具體過程為：
初始邏輯信號X通過第一非門NOT1得到邏輯信號a1；初始邏輯信號Y通過第二非門NOT2得到邏輯信號b1；初始邏輯信號Z通過第三非門NOT3得到邏輯信號c1；
初始邏輯信號X和邏輯信號c1通過第一與門AND1得到邏輯信號a2；邏輯信號a1和初始邏輯信號Z通過第二與門AND2得到邏輯信號a3；初始邏輯信號Y和邏輯信號a1通過第三與門AND3得到邏輯信號b2；邏輯信號b1和初始邏輯信號X通過第四與門AND4得到邏輯信號b3；初始邏輯信號Z和邏輯信號b1通過第五與門AND5得到邏輯信號c2；邏輯信號c1和初始邏輯信號Y通過第六與門AND6得到邏輯信號c3；
初始邏輯信號X和脈衝分頻信號P通過第七與門AND7得到邏輯信號a4；邏輯信號a1和脈衝分頻信號P通過第八與門AND8得到邏輯信號a5；初始邏輯信號Y和脈衝分頻信號P通過第九與門AND9得到邏輯信號b4；邏輯信號b1和脈衝分頻信號P通過第十與門AND10得到邏輯信號b5；初始邏輯信號Z和脈衝分頻信號P通過第十一與門AND11得到邏輯信號c4；邏輯信號c1和脈衝分頻信號P通過第十二與門AND12得到邏輯信號c5；
邏輯信號a2、邏輯信號a4和邏輯信號c5通過第一或門OR1得到開關信號S1a；
邏輯信號a3、邏輯信號a5和邏輯信號c4通過第二或門OR2得到開關信號S2a；
邏輯信號b2、邏輯信號b4和邏輯信號a5通過第三或門OR3得到開關信號S1b；
邏輯信號b3、邏輯信號b5和邏輯信號a4通過第四或門OR4得到開關信號S2b；
邏輯信號c2、邏輯信號c4和邏輯信號b5通過第五或門OR5得到開關信號S1c；
邏輯信號c3、邏輯信號c5和邏輯信號b4通過第六或門OR6得到開關信號S2c。
表1為不同開關狀態與系統共模電壓VCM的關係，表1中所示開關狀態由圖2中本發明提出的載波調製策略實現。
調製波分別和三角載波VC通過第一比較器1、第二比較器2和第三比較器3得到初始邏輯信號X、Y、Z，共得到8種初始信號狀態，如表1第1～3列所示。佔空比可調的脈衝分頻信號P將每一種初始信號狀態一分為二，共得到16種信號狀態，這16種信號狀態經過開關信號邏輯生成電路後可得到16種開關狀態如表第5～10列所示。脈衝分頻信號P增加了開關信號狀態，但是並沒有改變相電壓狀態，同一初始信號狀態得到的相電壓VAN、VBN、VCN和共模電壓VCM是固定的，如表1第11～14列所示，同時可以看出，共模電壓VCM在本調製方案下是恆定的。
綜上所述，結合表1所示的開關狀態和圖2所示的邏輯電路，即實現系統共模電壓恆定，從而保證漏電流得到有效抑制。
表1