對于包括歐洲和中圍在內(nèi)的國家和地區(qū),光伏直流匯集系統(tǒng)為浮地系統(tǒng)。
在無變壓器的非隔離型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中,電網(wǎng)和光伏方陣之間存在直接的電氣連接,由 于光伏方陣和地之間存在寄生電容,從而形成了由寄生電容、濾波元件和電網(wǎng)阻抗組成的共模諧振回路。而寄生電容上變化的共模電壓則能夠激勵這個諧振回路從而產(chǎn)生相應(yīng)的共模電流,如圖a所示。
共模電流的存在,會造成電網(wǎng)電流畸變、電磁干擾、系統(tǒng)的額外損失及安全隱患。當(dāng)人體流過 20?50mA的工頻電流時,就會有生命危險;共模電流還會加速光伏組件的老化過稈;地電流太大還會造成共模濾波器的飽和,降低濾波效果,同時也可能造成系統(tǒng)的損壞。德國VDE-0126-1-1標準規(guī)定,共模電流峰值高于30mA時光伏并網(wǎng)系統(tǒng)必須在0.3s內(nèi)從電網(wǎng)中切除。
從圖a可以看出,要想消除或減少共模電流,有兩種方法:
(1)逆變器通過隔離變壓器與電網(wǎng)相連,隔離變壓器與逆變器出口相連的繞組 的中性點與地絕緣,從而斷開了共模電流產(chǎn)生的通道,如圖b所示。
(2)通過改進逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)和開關(guān)器件的控制策略也可以將共模電流降低 到極小。對于浮地系統(tǒng),共模電流產(chǎn)生的關(guān)鍵原因在光伏方陣對地的寄生電容,流過寄生電容的電流即為共模電流。眾所周知,流過電容的電流的大小與其兩端電壓的變化率成正比,通過改進逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)和開關(guān)器件的控制策略也可以將共模電流降低到極小。?
方法1徹底地斷開了共模電流的通道,但是由于增加了隔離變壓器,增大了逆變器的質(zhì)量和體積,提高了逆變器的成本,還會降低逆變器的效率;方法2可以將逆變器的峰值效率做到98%以上,較帶隔離變壓器的有1?3百分點的提 升,代表著技術(shù)發(fā)展的方向。目前,很多組串型逆變器已經(jīng)通過方法2實現(xiàn)了不帶隔離變壓器直接并網(wǎng)運行。
原文始發(fā)于微信公眾號(坎德拉學(xué)院):逆變器共模電流分析和抑制