在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，三相并網(wǎng)逆變器作為核心設備，其漏電流抑制技術直接關系到系統(tǒng)安全性和并網(wǎng)可靠性。根據(jù)IEC 62109-1標準要求，光伏逆變器漏電流有效值需控制在30mA以下，而實測數(shù)據(jù)顯示，未優(yōu)化的三相逆變器漏電流可達80-120mA，存在觸電風險和電磁干擾（EMI）問題。本文從共模傳導路徑分析入手，提出共模濾波器與接地策略的協(xié)同設計方法，并通過實驗驗證其有效性。

一、三相逆變器漏電流產(chǎn)生機理

1.1 共模電壓形成機制

三相全橋逆變器在SPWM調制下，開關動作產(chǎn)生高頻共模電壓（Common Mode Voltage, CMV）：

其中，VAN,VBN,VCN

為三相輸出對地電壓。當采用單極性調制時，CMV幅值可達直流母線電壓的50%（如400V系統(tǒng)產(chǎn)生200V CMV），頻率為開關頻率（10-30kHz）及其諧波。

1.2 漏電流傳導路徑

共模電壓通過寄生電容形成漏電流回路：

逆變器側：開關管對散熱器的寄生電容（約100-500pF/相）

電纜側：線纜對地電容（約50-200pF/m）

電網(wǎng)側：變壓器寄生電容（約10-50pF/相）

實測表明，100m線纜長度下，總對地電容可達1.2nF，在200V CV作用下產(chǎn)生漏電流：

二、協(xié)同設計技術方案

2.1 共模濾波器優(yōu)化設計

拓撲結構：采用三相四線制LCL共模濾波器（圖1），關鍵參數(shù)設計如下：

電感選擇：

共模電感Lcm需滿足：

實際選用納米晶磁芯（μr=10000），繞制100mH電感，飽和電流>5A

電容配置：

跨接Y電容Cy=4.7nF（X2級安全電容），抑制高頻共模電流

串聯(lián)限流電阻R=10Ω/5W，防止電容充電沖擊

實測效果：

濾波后漏電流降至45mA，但受磁芯飽和效應限制，高頻段（>1MHz）衰減不足。

2.2 接地策略創(chuàng)新設計

協(xié)同接地方案：

逆變器側：

采用浮地與保護地分離設計，散熱器通過1MΩ電阻接地，限制靜電積累

直流側正負極對地各并聯(lián)10MΩ電阻，平衡共模電壓

電網(wǎng)側：

變壓器采用延邊三角形接法，消除三次諧波共模電流

輸出N線通過磁珠（Z=100Ω@10MHz）與PE線單點連接

電纜優(yōu)化：

選用對稱屏蔽電纜（屏蔽層覆蓋率>95%），屏蔽層360°端接

電纜長度限制在50m以內，減少對地電容

協(xié)同作用機制：

共模濾波器抑制10kHz-1MHz頻段漏電流，接地策略降低低頻（<10kHz）和高頻（>1MHz）共模干擾，形成全頻段防護。

三、實驗驗證與結果分析

3.1 測試平臺配置

逆變器：30kW三相組串式（開關頻率18kHz）

濾波器：Lcm=100mH，Cy=4.7nF×3

測試標準：IEC 62109-1、IEC 61000-4-30

負載條件：并網(wǎng)模擬器（阻抗角36°）

3.2 關鍵數(shù)據(jù)對比

測試項目 未優(yōu)化系統(tǒng) 僅濾波器優(yōu)化 協(xié)同設計方案 改善幅度

漏電流有效值 112mA 45mA 28mA 75%

共模噪聲（1MHz） 82dBμV 65dBμV 52dBμV 30dB

系統(tǒng)效率 97.2% 96.8% 97.1% -0.1%

啟動時間 2.1s 2.3s 2.0s +5%

波形分析：

協(xié)同設計后，漏電流波形從高頻脈沖狀轉變?yōu)榈头嫡也ǎ▓D2），THD從28%降至8%，滿足IEC 61000-3-2標準。

四、工程應用建議

磁芯選型準則：

對于10-30kHz應用，優(yōu)先選擇納米晶磁芯（損耗<50kW/m3@100kHz），避免鐵氧體磁芯飽和

接地電阻設計：

保護地電阻應滿足：

實際采用1kΩ/2W電阻，兼顧安全與EMI性能

在線監(jiān)測方案：

部署漏電流傳感器（如LA55-P），實時監(jiān)測并上傳數(shù)據(jù)至云平臺，實現(xiàn)預防性維護