非隔离T型三电平光伏并网逆变器共模电压抑制方法研究

摘要

随着一次能源的日益减少，光伏并网发电技术被越来越多地应用在各个行业，用户对光伏并网逆变器的可靠性、安全性、高效性要求越来越高。非隔离光伏并网逆变器有重量轻、体积小、成本低、效率高等优点，但由于与电网直接电气连接，变化的共模电压在光伏阵列对大地的寄生电容上会产生共模电流，较大幅值的共模电流会导致并网电流畸变、电磁干扰等问题，也可能对用户人身安全构成威胁。本文主要研究非隔离T型三电平光伏并网逆变器共模电压的抑制策略。 文中建立了基于T型三电平并网逆变器的共模电压数学模型，分析了非隔离并网逆变器共模电压的影响因素，进一步根据数学模型提炼出抑制共模电压的有效方法。在对比现有抑制共模电压方法基础上，从优化调制策略的角度出发，设计了五种基于SVPWM的共模电压抑制策略，分析了每种调制策略在不同扇区产生共模电压的幅值大小及变化频率，并与传统SVPWM进行对比，最终选择了三种直流母线电压利用率高、共模电压幅值小的SVPWM调制策略进行了深入研究。 详细分析了导致三电平逆变器中点电位不平衡的因素，通过计算一个开关周期中点电荷的变化量，得到使用上述三种不同SVPWM调制方法时，中点电位的变化趋势，由此研究了低共模电压调制策略下的中点电位平衡控制方法。该方法既减小了共模电压的变化幅度，又能有效控制三电平逆变器直流母线中点电位。 搭建了MATLAB/Simulink仿真模型和基于意法单片机STM32F407的实验平台，分别对上述三种抑制共模电压的调制策略和中点电位平衡方法进行仿真和实验验证。研究了系统使用新算法下的中点电位、共模电压和漏电流变化规律，仿真和实验结果与前文的数学分析基本一致，验证了本文所提出的基于T型三电平逆变器的共模电压抑制策略的正确性和可行性。

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