Analysis of Carrier Frequency Characteristics in MPPT Control of PV DC Collection Systems and A Method for Single-pole Ground Fault Line Selection

SONG Guobing; LI Weijia; CHANG Zhongxue; YAN Jifei; XU Ruidong; YANG Jiayi

doi:10.20204/j.sp.2025.10011

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Analysis of Carrier Frequency Characteristics in MPPT Control of PV DC Collection Systems and A Method for Single-pole Ground Fault Line Selection

更新时间：2025-11-05

- Analysis of Carrier Frequency Characteristics in MPPT Control of PV DC Collection Systems and A Method for Single-pole Ground Fault Line Selection
- Vol. 53, Issue 10, Pages: 79-86(2025)
- 作者机构：
  
  西安交通大学电气工程学院,陕西,西安,710049
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20204/j.sp.2025.10011
  CLC：
- Published：2025
- 稿件说明：
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宋国兵,李唯嘉,常仲学,闫吉飞,徐瑞东,杨佳怡.光伏直流汇集系统MPPT控制环节载波频率特征分析及单极接地故障选线方法[J].智慧电力,2025,53(10):79-86.

SONG Guobing, LI Weijia, CHANG Zhongxue, et al. Analysis of Carrier Frequency Characteristics in MPPT Control of PV DC Collection Systems and A Method for Single-pole Ground Fault Line Selection[J]. 2025, 53(10): 79-86.
宋国兵,李唯嘉,常仲学,闫吉飞,徐瑞东,杨佳怡.光伏直流汇集系统MPPT控制环节载波频率特征分析及单极接地故障选线方法[J].智慧电力,2025,53(10):79-86. DOI： 10.20204/j.sp.2025.10011.

SONG Guobing, LI Weijia, CHANG Zhongxue, et al. Analysis of Carrier Frequency Characteristics in MPPT Control of PV DC Collection Systems and A Method for Single-pole Ground Fault Line Selection[J]. 2025, 53(10): 79-86. DOI： 10.20204/j.sp.2025.10011.

摘要

针对小电流接地直流系统单极接地故障中暂态过程短、缺乏稳态选线信号2大选线难题，进行光伏直流汇集系统最大功率跟踪（MPPT）控制环节载波频率特征分析，并提出一种单极接地故障选线方法。通过对具有最大功率跟踪功能的Boost变换器进行研究，利用其工作时在集电线中产生的载波频率信号分布特性，实现了对单极接地故障的可靠选线。仿真结果表明，该选线方法可靠性高，具备耐受欧姆过渡电阻能力，无需外加信号注入即可实现主动探测式故障选线效果，可有效提高光伏电站的故障选线自动化程度。

Abstract

To address the two major challenges in single-pole ground fault detection in ungrounded DC systems—namely，the short transient process and the lack of steady-state fault signals，this paper carries out an analysis of the carrier frequency characteristics in the maximum power point tracking （MPPT） control loop of a photovoltaic DC collection system and proposes a fault line selection method. By studying a Boost converter with MPPT functionality and utilizing the distribution characteristics of the carrier frequency signal generated in the collection line during operation，reliable single-pole ground fault line selection is achieved. Simulation results demonstrate that the proposed method is highly reliable，capable of tolerating transition resistance，and enables active detection-based fault line selection without the need for external signal injection. This method can effectively improve the automation level of fault line selection in PV power stations.

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