非隔离型模块级联单相光伏并网逆变器漏电流抑制研究

摘要

我国是能源消耗大国，随着化石能源的枯竭和其大量使用所带来的负面影响，开发和利用清洁的太阳能资源成为了必然之路。非隔离型模块级联单相光伏并网逆变器作为太阳能光伏发电并网的核心，以其独特的优势将具有非常广泛的应用。但是非隔离的结构将会在光伏电池板与大地之间形成的杂散电容上流过较大的漏电流，从而危及人生安全。因此解决非隔离型模块级联单相光伏并网逆变器漏电流问题成为一大研究课题。目前国内外研究学者已经做了大量的工作，在取得许多成果的同时仍存在各种不足，所以对该课题仍需进一步深入分析。　　在对非隔离型模块级联单相光伏并网逆变器漏电流进行分析之前，本文首先对漏电流产生的原因进行分析。以无级联的非隔离H桥单相逆变器为例建立其高频共模等效模型，通过分析得出影响漏电流大小的因素，以此获得三种常规漏电流抑制方案的来源。还建立其低频共模等效模型，分析获得杂散电容端电压表达式以方便检验结论。然后举例分析上述抑制方案的实现原理、漏电流抑制效果及优缺点，总结出一种适用于传统两电平至三电平非隔离单相光伏并网逆变器漏电流抑制的分析方法。再将上述分析方法推广到模块级联式拓扑的分析中。以五电平非隔离单相级联H桥光伏并网逆变器为例，应用该方法分析该拓扑不能抑制漏电流的原因。通过与普通H桥拓扑进行对比，获得模块级联式拓扑漏电流抑制的难点所在。针对上述问题，本文基于DBI拓扑和级联H5拓扑提出一种非隔离型单相级联双降压式光伏并网逆变器。通过模态分析及建立其等效模型，得出所提逆变器调制策略可满足漏电流抑制的条件，具有较好的漏电流抑制能力。接着在MATLAB/Simulink平台建立仿真，仿真结果完全符合理论分析的结论。最后搭建实验平台进行实验，通过将实验结果与理论分析和仿真结果对比，上述结论得到进一步验证。

目录

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2.1 并网逆变器分类

1.2.2 非隔离型光伏并网系统分类

1.3.1 漏电流的危害及标准

1.3.2 国内外研究现状

1.4 本文研究的主要内容

第二章 非隔离单相光伏并网逆变器漏电流分析

2.1 引言

2.2.1 杂散电容产生原因

2.2.2 高频共模等效模型

2.2.3 低频共模等效模型

2.3.1 理论分析

2.3.2 仿真分析

2.4.1 理论分析

2.4.2 仿真分析

2.5 本章小结

第三章 非隔离型模块级联单相光伏并网逆变器

3.1 引言

3.2.1漏电流分析及对比

3.2.2 漏电流抑制分析现状

3.3.1 拓扑结构及工作模态

3.3.2 模型分析

3.3.3 仿真分析

3.4 本章小结

第四章 实验平台设计

4.1 引言

4.2.1 功率电路

4.2.2 控制电路

4.2.3 驱动电路

4.3 非隔离单相级联双降压光伏并网逆变器实验平台

4.4.1 主程序

4.4.2 中断程序

4.5 本章小结

第五章 实验结果及分析

5.1 引言

5.2 实验结果

5.3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文及科研成果