[发明专利]光伏并网逆变器直流侧噪声源内阻抗的提取电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏并网逆变器直流侧噪声源内阻抗的提取电路及方法，为电力电子应用系统中的直流供电系统的传导电磁干扰（EMI）噪声的机理分析以及抑制提供理论支撑，属于新能源与电磁兼容技术领域。

背景技术

随着传统能源的日益紧缺及其造成的环境污染问题日益严重，改善能源结构与发展新能源，提高新能源电能质量已上升为我国能源发展的战略性目标。同时，随着电力电子技术的快速发展，光伏发电及其并网技术得到了广泛应用，但是光伏并网逆变器大量采用的电力电子器件将会给电网造成非常严重的电磁兼容性问题，其中并网逆变器的直流变换部分中存在的高dv/dt、di/dt便是导致系统传导电磁干扰问题的原因之一。此外，高频、大规模集成电路的芯片和元器件的选用使得直流侧的传导EMI问题日益突出，然而为了有效解决直流侧的传导EMI问题，设计高效的传导EMI滤波器是最有效的方法之一，但是设计传导EMI滤波器时，必须知道噪声源内阻，这样才能使得传导EMI滤波器达到最佳滤波性能。因此针对光伏并网逆变器直流侧进行噪声源内阻抗提取的方法研究是必不可少的。

目前电磁兼容标准是产品市场准入的强制性标准，电气与电子产品无论在国内还是国际市场销售，都必须达到相应的EMC标准才可以在市场上销售。因此，电磁干扰(EMI)噪声发射的抑制是电气与电子设备设计和制造过程中必需考虑的一个重要问题，目前对直流供电系统的传导EMI噪声抑制通常采用经验值法设计传导EMI滤波器，由于经验值法未综合考虑噪声源阻抗和负载阻抗之间的匹配问题，因而设计出的传导EMI滤波器往往很难具有较好的滤波性能，导致这种情况发生的主要原因是针对光伏并网逆变器直流侧的噪声源内阻抗提取没有一种系统、有效的方法，从而无法进行阻抗匹配特性的评估。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术存在的缺陷，提出一种基于单电流探头的光伏并网逆变器直流侧噪声源内阻抗提取方法。该方法能够有效提取光伏并网逆变器直流侧噪声源内阻抗，指导光伏并网逆变器直流侧的传导EMI噪声特性分析以及EMI滤波器的设计，为光伏并网逆变器直流侧的传导EMI问题的解决提供有效的理论解决方案。

光伏并网逆变器直流侧传导EMI噪声是检验直流供电系统电磁兼容性能的主要参数之一。为了使得直流侧具有较好的电磁兼容性能，必须对其产生的传导EMI噪声进行抑制，而传导EMI滤波器是实现传导EMI噪声抑制的主要手段，为了设计高效的EMI滤波器，必须知道光伏并网逆变器直流侧的噪声源内阻抗。双电流探头法是提取噪声源内阻抗较为有效的手段之一，但是实验成本较高，需要两个电流探头。为降低实验成本，本发明提出了基于光伏并网逆变器直流侧的单电流探头法，采用的电路的具体技术方案如下：

光伏并网逆变器直流侧噪声源内阻抗的提取电路，包括直流电压源、信号源、电流探头、频谱分析仪和并网逆变器，其中，并网逆变器直流侧的负极通过射频线缆与信号源连接，所述信号源连接到直流电压源的负极；所述直流电压源的正极通过导线与并网逆变器直流侧的正极连接，所述导线上设有单个电流探头；所述单个电流探头连接到频谱分析仪。

所述信号源包括信号发生器，信号发生器输出端口的内阻抗为50Ω，因此信号发生器的输出信号相当于一个内阻抗为50Ω的射频电压源，该电压源的两端分别串联一个隔直电容形成串联电路，所述串联电路再与一个旁路电阻并联。

本发明利用所述电路的提取方法，包括如下步骤：

（1）将直流电压源和信号源连接到并网逆变器的直流侧；

（2）用标准阻抗替代并网逆变器接入电路，调节信号源的输出信号频率f₀，再接入电流探头和频谱分析仪，测量电路中的高频噪声信号电压U_t1；

（3）将标准阻抗短路，给电路正常供电工作，利用电流探头测量电路中的高频噪声信号电压U_t2；

（4）将并网逆变器替代标准阻抗接入电路，待逆变器正常工作时，利用电流探头测量电路中的高频噪声信号电压U_t3；

（5）根据步骤（2）、（3）和（4）得到的电压值，计算噪声源内阻抗为：