电工之家_电工基础知识学习网站
当前位置:电工之家 > 光伏发电 > 正文

光伏系统为什么会产生漏电流及漏电流控制技术

时间:2018-04-23 13:18 来源:电工之家

光伏系统为什么会产生漏电流及漏电流控制技术
1、光伏系统为什么会产生漏电流
光伏系统漏电流,又称方阵残余电流,本质为共模电流,其产生原因是光伏系统和大地之间存在寄生电容,当寄生电容-光伏系统-电网三者之间形成回路时,共模电压将在寄生电容上产生共模电流。当光伏系统中安装有工频变压器时,由于回路中变压器绕组间寄生电容阻抗相对较大,因此回路中共模电压产生的共模电流可以得到一定抑制。然而在无变压器的光伏系统中,回路阻抗相对较小,共模电压将在光伏系统和大地之间的寄生电容上形成较大的共模电流,即漏电流。
光伏系统为什么会产生漏电流及漏电流控制技术
2、漏电流的危害
光伏系统中的漏电流,包括直流部分和交流部分,如果接入电网,会引起并网电流畸变、电磁干扰等问题,对电网内的设备运行产生影响;漏电流还可能使逆变器外壳带电,会对人身安全构成威胁。
3、漏电流的标准及检测方法
根据NB32004-2013标准第7.10.2条规定,在逆变器接入交流电网,交流断路器闭合的任何情况下,逆变器都应提供漏电流检测。漏电流检测应能检测总的(包括直流和交流部分)有效值电流,连续残余电流,如果连续残余电流超过下面限制,逆变器应该在0.3s内断开并发出故障信号:
1)对于额定输出小于或等于30KVA的逆变器,300mA;
2)对于额定输出大于30KVA的逆变器,10mA/KVA。
光伏系统漏电流有两个特点,一是成份复杂,有直流部份,也有交流部份;二是电流副值很少,毫安级别,对精度要求极高,需要专用的电流传感器,能源部的光伏标准规定:对于光伏漏电流的检测须采用Type B,也就是交直流漏电流均能测量的电流传感器。
光伏系统为什么会产生漏电流及漏电流控制技术
漏电流传感器安装在逆变器对外地线输出接口,检测逆变器输出地线的电流。
4、漏电流控制技术
目前,漏电流抑制技术已成为光伏并网系统研究中的热点问题,各位高校研究机构和厂家都在研究,漏电流的大小取决于光伏PV和大地之间的寄生电容Cpv,和共模电压变化率,寄生电容其值与外部环境条件、光伏电池板尺寸结构等因素有关,一般在50~150nF/kW左右,共模电压变化率则和逆变器的拓扑结构、调制算法等因素有关。
对于传统单/三相无变压器型光伏并网逆变器拓扑,共模电流(漏电流)有效抑制的两个基本条件为:各桥臂电感值选取一致;采用非零矢量合成参考矢量,使得共模电压保持恒定。
(1)全H4桥拓扑
光伏系统为什么会产生漏电流及漏电流控制技术
为了解决全 H 桥光伏逆变器中漏电流的问题,可以使用双极性PWM 调制。这种调制消除了共模电压对板的高频成分,从而共模电压一般只有一次谐波的低频分量,从而减少漏电流的影响。
(2)H5拓扑结构
光伏系统为什么会产生漏电流及漏电流控制技术
这种拓扑结构相比于全桥只需要增加一个的晶体管,这就是它命名H5 的原因。电流续流期间将光伏电池从电网断开,以防止面板两极对地电压随开关频率波动,从而保持共模电压几乎不变。
(3)HERIC拓扑
光伏系统为什么会产生漏电流及漏电流控制技术
HERIC交流旁路拓扑,其工作原理如下:正半周期内,开关S5始终关断而S6始终导通、S1和S4以开关频率调制。当S1和S4导通时,和电压分别为Udc和0,此时共模电压= Udc/2;当S1和S4关断时,电流经S6、S5反并联二极管续流,和电压均Udc/2,此时共模电压= Udc/2。
(4)H6拓扑结构
光伏系统为什么会产生漏电流及漏电流控制技术
H6直流旁路拓扑,其工作原理如下:正半周期内,开关S1和S4始终导通,S5、S6和S2、S3交替导通。当S5、S6导通,S2、S3关断时,此时共模电压= Udc/2;当S2、S3导通,S5、S6关断时,电流续流路径有2条:(1)S1、S3反并联二极管,(2) S4、S2反并联二极管。二极管D7和D8将电压钳位至Udc/2,此时共模电压= Udc/2。负半周期内共模电压也是Udc/2,因此漏电流可以得到有效抑制。
(5)H6.5拓扑结构
光伏系统为什么会产生漏电流及漏电流控制技术
H6.5拓扑在HERIC的基础上有所改进,相比传统的HERIC少一颗diode,因此效率相对会比HERIC有所提高。在无功交换没有经过母线电容,开关状态时工模电压为二分之一母线电压,因此工模电流会很小;同时输出为三电平,滤波器磁芯体积可以进一步减小,进一步提升效率;同时中间横管为boost芯片,在开关损耗方面有进一步优化,使得整机效率进一步提升。另一方面,现在有模块封装,使得芯片的结温相抵传统的单管会有所改善,可以显著提高产品可靠性。
除了以上的几个拓扑结构外,采用3电平或者5电平等多电平技术,可以降低组件正负极对地的电压,也可以减少漏电流。
5、系统安装时要注意的事情
漏电流都是通过逆变器地线的电流来检测的,因此在安装时,逆变器的地线要接牢靠,并且不能和逆变器的零线以及组件的安全防雷地线接在一起,否则会影响检测的精度,造成逆变器判断错误。

看过《光伏系统为什么会产生漏电流及漏电流控制技术》的人还看了以下文章
5千瓦光伏发电设备多少钱左右?包含哪些设备 5千瓦光伏发电设备多少钱左右?包含哪些设备
至于5千瓦需要多少钱,我暂且不说。但就太阳能发电用于家庭用我是第一个在我们这里的试水者。 四年前,连襟拿回家3块12v250w的太阳能板子,2块100ah的蓄电池,让我给安装起来。因没有太阳能控制器和逆变器,我只好在网上找了一家专做太阳能的厂家,联系买了...
根据配用蓄电池电流来选择太阳能电池板的方法 根据配用蓄电池电流来选择太阳能电池板的方
如果这个10W的LED灯的工作电压是12V,那么它的工作电流就是I=P/U=10/120.83A.再按每天使用6小时计算0.83 X 6=5AH,那蓄电池的容量就要大于5Ah,才能在充足电的情况下每天用到6小时,这里就用12V 10Ah的蓄电池来说吧。蓄电池电压是12V,常用的对应12V 蓄电池的太...
光伏逆变器漏电流的产生形式 光伏逆变器漏电流的产生形式
光伏逆变器漏电流的产生形式 对于光伏高频逆变系统而言,漏电流的产生分两种形式:阻性漏电与容性漏电。 如图上图所示,导体A和B中间是绝缘材料就构成了电容。A 与B的面积越大,电容就越大。遇到潮湿的阴雨天时,极板电荷对地易形成阻性漏电。在高频逆变器在...
光伏逆变器漏电流检测方法 光伏逆变器漏电流检测方法
光伏逆变器漏电流检测方法 根据NB32004-2013标准第7.10.2条规定,在逆变器接入交流电网,交流断路器闭合的任何情况下,逆变器都应提供漏电流检测。漏电流检测应能检测总的(包括直流和交流部分)有效值电流,连续残余电流,如果连续残余电流超过下面限制,逆...
光伏电池的实际等效电路图 光伏电池的实际等效电路图
光伏电池的实际等效电路图 光伏电池是利用半导体材料的光伏效应制作而成的。所谓光伏效应是指半导体材料吸收光能,由光子激发出电子-空穴对,经过分离而产生电动势的现象。光伏电池的I-V特性随日照强度S(W/㎡)和电池温度t(℃)而变化,即I=f(V,S,t)。根...