一种新型低漏电流光伏并网逆变器的研究

提出了一种新型低漏电流非隔离光伏并网逆变器,该拓扑具有优秀的共模电压箝位效果,以及低的共模电流水平。在逆变电感续流时,提供一条两个开关管的续流回路,通过另一个开关管将电路桥臂中点对直流母线负端的电位箝位在1/2光伏阵列输出电压。通过一种有效的驱动逻辑,实现了两个续流开关管和箝位开关管的软开通。详细分析了该拓扑的各个工作模态,并与几种常用的非隔离光伏并网逆变器拓扑进行了比较。通过与Heric拓扑的对比实验证明了该拓扑的有效性和低的共模电流水平。     

一种改进的开关箝位式非隔离型逆变

此处提出了一种基于开关管箝位的非隔离型光伏逆变拓扑,与传统的H6相比,在电感续流阶段将中点电压箝位,可更好地抑制对地漏电流。由于功率开关管寄生电容的存在使电路漏电流无法得到很好的消除,针对这一问题,提出了有源箝位电路,在电感续流阶段通过箝位开关管将中点电压箝位到直流母线电压的一半,保证系统在各种情况下都具有续流通道,且消除了对地漏电流。通过仿真验证了拓扑的可行性和正确性,证明了新拓扑可将共模电压箝位从而更好地抑制对地漏电流,提高了系统的安全裕度。     

新型单相光伏并网逆变器共模电流抑制研究

针对现有非隔离单相光伏并网逆变器拓扑共模电流大、效率低等问题,提出一种新型非隔离单相光伏并网逆变器拓扑,该拓扑在单相全桥逆变器的基础上增加2个续流二极管,并将交流侧滤波电感移至逆变器下桥臂,使得开关周期内共模电压保持恒定,有效抑制了共模电流;同时高频开关管使用MOSFET,工频开关管使用IGBT,且避免引入额外的开关管,系统整体损耗降低.通过对3 kW系统的仿真和实验,验证了新型拓扑抑制共模电流的效果.     

新型H6中点箝位单相非隔离型逆变拓扑

近二十年来,光伏并网发电技术得到了迅速发展。无变压器型单相逆变器由于其效率更高、体积更小、漏电流更低的特点备受关注。此处提出一种新型H6中点箝位单相非隔离型逆变拓扑。通过箝位开关工作,使共模电压保持稳定,满足共模漏电流的限制。实验结果表明,新型拓扑结构拥有优良的共模性能。     

基于低频中点钳位单元的非隔离型并网逆变拓扑

为解决非隔离型单相全桥逆变拓扑存在的漏电流问题。提出一种由开关管和二极管组成的新中点钳位(neutral point clamped,NPC)单元及由此单元构成的新型逆变拓扑。该单元在入网电流的正半周只流过正方向的续流电流,在入网电流的负半周只流过反方向的续流电流,钳位开关低频工作的条件下,使续流回路的电位可以稳定保持在输入分裂电容中点电位,保持共模电压恒定不变,理论上减少漏电流。以基于此单元的NH8拓扑为例详细介绍了中点钳位非隔离逆变器拓扑的构成方法及其工作原理分析,最后通过Matlab/Simulink仿真和实验结果验证,证明了该拓扑的可行性和理论分析的正确性。     

一种新型H6桥非隔离光伏并网逆变器

在非隔离的光伏并网发电系统中,抑制漏电流是需要解决的关键问题之一。研究了一种改进型H6拓扑结构,通过引入一组开关管和分压电容实现变换器续流阶段时电位的可靠箝位,可消除高频脉动下的共模电压;同时在续流阶段电流不流经性能较差的MOSFET寄生体二极管,降低系统开关损耗。在分析新型H6拓扑结构的工作原理及脉宽调制(PWM)策略基础上,设计构造了3 kW光伏并网实验样机,结果表明该拓扑结构具有低损耗、高质量、消除共模电流的特征。     

基于H5桥拓扑光伏并网逆变器共模电流抑制

光伏并网发电是新能源开发利用的一个重点发展方向,其核心部件是并网逆变器,传统无隔离H桥逆变器无法抑制共模电流,本文研究了新型H5桥逆变器拓扑,与传统H桥逆变器相比,只增加了一个开关管,使得在续流阶段光伏模块和电网之间隔离,实现共模漏电流的抑制;设计了H5桥拓扑双L滤波器,提出了基于准比例谐振控制的双环控制策略;搭建了H5桥逆变器实验平台,验证了H5桥拓扑结构能有效地抑制共模电流,控制策略具有良好的动态和稳态性能,并网电流谐波小。     

一种新型单相非隔离型光伏并网逆变拓扑

无变压器型逆变器由于其高效率、低价格、轻重量和小体积的优势,广泛应用于小功率单相光伏系统中。然而失去了变压器的隔离作用,电网和光伏阵列会产生直接的电气连接,出现漏电流。提出一种新型的单相无变压器型逆变器拓扑,通过将正、反续流回路分离,构造了续流回路并实现了中性点箝位,保证了共模电压的恒定,抑制了漏电流。最后,通过Matlab/Simulink对所提新型拓扑进行了仿真与实验分析。实验结果表明,新型逆变拓扑具有良好的共模特性。     

高效非隔离单相并网MOSFET逆变器拓扑及控制策略

提出了一种采用金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)为开关器件的高效非隔离单相并网逆变器拓扑及与该拓扑相对应的控制策略。该新型非隔离单相并网逆变器拓扑可以消除共模电压的高频脉动,有效地抑制漏电流。提出的调制方法改变了逆变器的续流电流路径,使得续流电流只经过MOSFET,不经过通态损耗较大的体二极管,因而减小器件的通态损耗和完全消除了二极管的反向恢复损耗,提高了并网逆变器的效率。并对该拓扑的闭环控制策略和损耗分析进行了研究。最后通过仿真和实验验证了该拓扑及控制策略的有效性。     

六开关非隔离型双降压光伏并网逆变器共模漏电流抑制研究

共模漏电流的抑制是非隔离型光伏并网逆变器需要解决的关键问题。双降压逆变器克服了传统桥式逆变器上下桥臂的直通问题,能够避免驱动信号死区引入的低次谐波。提出一种六开关非隔离型双降压并网逆变器拓扑,分析了其电路工作原理,并给出了其相应的半周期控制策略,使共模电压保持恒定,有效抑制了系统共模漏电流。最后通过仿真验证了所提逆变器电路结构和对共模漏电流分析的正确性。     

中点钳位非隔离全桥光伏并网逆变器

针对光伏发电系统对非隔离逆变电路的需求,提出构成一类中点钳位非隔离全桥光伏并网逆变器的2种基本开关单元:中点钳位正单元(positive-neutral point clamped cell,P-NPCC)和中点钳位负单元(negative-neutral point clampedc ell,N-NPCC)。提出由2种基本单元构造中点钳位全桥逆变器拓扑的生成机理和推演方法,按照该方法可以得到现有的中点钳位非隔离全桥光伏并网逆变器拓扑,如oH5、FB-DCBP以及一族新的中点钳位非隔离全桥并网逆变器拓扑。以所提PN-NPC拓扑为例详细分析了其工作原理,并实验比较了PN-NPC和Heric拓扑的变换效率和共模特性。所提拓扑的共模电压为恒定值,且其变换效率和共模特性均优于Heric拓扑。     

高压变频器共模电压仿真研究

该文分析了PWM高压变频器中输出电缆对电机影响、共模电压和三电平逆变器箝位点电位不平衡机理。为有效抑制共模电压对变频器的不良影响，提出了新型拓扑结构：在24脉波整流/三电平逆变的高压变频器中，设置共模电抗器，并将整流器中性点、直流侧中间点、输出滤波器中性点和三电平逆变器箝位点相连，并通过小电阻和系统地相连。基于该拓扑结构对6kV／2250kW的电机所进行的仿真结果表明，该拓扑结构可以减小高压变频器的共模电压，提高变频器运行的可靠性。     

一种低漏电流六开关非隔离全桥光伏并网逆变器

为满足非隔离光伏并网发电系统对共模漏电流的限制,提出一种六开关逆变器拓扑(H6拓扑)。所提出的H6拓扑在功率传输模态时,进网电流半个工频周期流过3支开关管,而另半个工频周期流过2支开关管,故相对于H5拓扑,降低了通态损耗,有利于热应力均衡,且仍满足续流阶段光伏电池输出端与电网脱离的要求。详细分析拓扑的工作原理,并推论给出H6非隔离光伏并网逆变器的其它3种拓扑结构;比较分析了H5拓扑、Heric拓扑和H6拓扑的损耗和成本。通过1kW通用样机平台对比验证了上述3种拓扑的效率和共模特性。实验结果表明,H6拓扑的变换效率高于H5拓扑、但略低于Heric拓扑,共模特性优于Heric拓扑、但略劣于H5拓扑。     

基于SVPWM补偿优化的三电平NPC并网逆变器容错控制

为保证并网系统中三电平中点箝位（neutral point clamped,NPC）型并网逆变器单相桥臂短路或断路故障后持续运行,提出一种基于空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation,SVPWM）的优化补偿型低共模电压容错控制策略。首先,通过分析故障后八开关三相逆变器（eight switch three phase inverters,ESTPI）拓扑开关状态对应的共模电压大小,确定参考电压矢量合成规则;然后通过一个基波周期内中点电流情况分析中点电位波动机理,进而对空间矢量合成进行调节补偿,并设计低通滤波器和滞环控制器进一步对补偿进行优化调整,保证并网电流质量的同时有效抑制了直流母线中点电位偏移。仿真结果表明,该容错控制策略能够实现三电平NPC并网逆变器单相桥臂故障后并网系统的稳定可靠运行,每个基波周期有三分之一时间的共模电压得到改善,优化补偿后的并网电流质量显著提高,且在并网电流突变时具备良好的控制特性。     

基于I-DPWM的三电平中点钳位光伏逆变器漏电流抑制方法

对于三电平中点钳位光伏逆变器,基于断续脉宽调制(discontinuous pulse width modulation, DPWM)并通过选择特定矢量进行钳位控制的方法,存在矢量分解计算时间长、注入共模电压分量和漏电流过大等不足。对此,提出了一种基于I-DPWM的三电平中点钳位光伏逆变器漏电流抑制方法。通过计算各类DPWM等效调制波来解析注入的低频共模电压分量。针对低频共模电压分量最小的DPWM1,在低频共模电压不连续点注入新的零序分量,通过减小低频共模电压来抑制漏电流幅值。同时,采用载波实现DPWM,免去了复杂的矢量运算。最后,在Matlab/Simulink平台建立了20 kW三电平中点钳位光伏逆变器的仿真模型,同时结合所设计的125 W实验样机验证了所提方法的有效性。     

一种共地型低开关纹波光伏微逆变器

提出了一种只包含3个开关的单相非隔离光伏微逆变器拓扑结构。该逆变器为交流侧和直流侧共地的拓扑,从而完全消除了共模漏电流。针对该拓扑还提出了一种调频控制策略,以抑制逆变器直流侧的2倍频功率振荡。此外,在该逆变器的交流侧配置一个小容量的单电感滤波器。将滤波电感与该逆变器的内部电感进行磁集成,以构建纹波转移通道,并通过合理设计耦合系数即可将滤波电感上的开关电流纹波转移至该逆变器的内部电感,进而有效抑制并网电流的纹波。最后,搭建了额定功率为420 W的实验室样机,验证了所提逆变器的有效性。     

二极管箝位三电平逆变器共模电压抑制技术

针对二极管箝位三电平逆变器,根据小矢量作用时中点电流与相电流方向,将小矢量分为正小矢量和负小矢量,提出一种不含正小矢量的脉宽调制矢量合成策略,将逆变器输出共模电压幅值由原来的1/3直流母线电压降低到1/6直流母线电压。将参与输出电压合成的负小矢量按照矢量合成关系分为过渡小矢量、附加小矢量1和附加小矢量2,并根据不同小矢量作用时对中点电压的控制能力推导出最优小矢量选择标准,实现对中点电压的有效控制。通过试验验证了纯电感负载和单位功率因数2种典型工况下共模电压抑制策略与中点电压控制策略的有效性。     

非隔离型三电平逆变器漏电流抑制与中点电位平衡控制

针对中点钳位型三电平逆变器在光伏并网系统中存在的漏电流和中点电位不平衡的问题,文中对漏电流产生的机理和影响中点电位的因素进行了分析.针对已有调制策略存在的不足,在已有调制策略的基础上,对传统调制策略下的调制扇区进行重新划分,并在此基础上选择合适的开关序列,得到一种新型的大中小矢量调制策略.文中所提调制策略的共模电压变化幅值低、直流电压利用率高、输出电压的总谐波畸变率低,且能够对中点电位进行有效控制.最后,通过仿真和实验,将所提策略与传统调制策略在漏电流抑制和中点电位控制等方面进行对比,验证了所提调制策略的有效性.     

三电平光伏并网逆变器SHEPWM优化控制方法

提高输出电能质量、抑制共模电压和减小电磁干扰对提高光伏并网逆变器的性能具有重要研究意义。以三电平有源中点钳位型(3L-ANPC)光伏并网逆变器为研究对象,将特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的三相输出波形视为空间状态矢量,分析SHEPWM对应的各开关状态矢量产生的共模电压幅值及其对中点电压的影响,从而提出一种改进的SHEPWM控制策略,在降低并网逆变器输出共模电压的同时,有效地控制了3L-ANPC光伏并网逆变器的中点电压平衡。最后通过仿真和实验验证了控制策略的有效性。     

抑制漏电流的非隔离电流型光伏并网逆变器

针对非隔离光伏发电并网系统的漏电流问题,提出了一种直流母线开关对称的非隔离电流型光伏并网逆变器.给出了逆变器主电路拓扑结构和开关组态,通过建立光伏电池寄生电容的共模等效电路模型,分析了漏电流的产生和抑制机理.根据开关组态和抑制机理,设计了相应的单极性双载波调制策略和准PR控制策略.仿真和实验结果表明,所提变流器具有良好的漏电流抑制能力.