基于有源钳位的无变压器型单相光伏并网逆变器

为了抑制无变压器型光伏并网系统中的高频共模漏电流,传统的无变压器型逆变拓扑通常在并网电感续流阶段切断交流侧与直流侧的电气连接,减少共模电压的高频脉动。但是,由于系统的共模电压在并网电感续流阶段处于悬浮状态,受到共模回路的电路寄生参数的影响,不可避免地引起高频共模漏电流。本文从漏电流抑制原理出发,提出了一种新型的无变压器型单相光伏并网逆变电路,该电路通过将并网电感续流阶段的共模电压钳位至母线电容中点的方式,消除系统共模电压扰动,从而有效抑制系统的共模漏电流。此外,该电路的器件损耗低,可以获得较高的电能转换效率。文中详细分析了电路的几种工作模态,给出了一种适用于该电路的PWM控制方法。同时,通过理论分析,将该电路与已有的拓扑进行了性能比对。最后,搭建了2k W的实验原理样机,验证了该电路在光伏并网系统中的有效性。     

具有有源滤波功能的单相无变压器光伏并网系统

针对小功率光伏并网系统,提出了一种基于两级式无变压器光伏并网系统,具有单相有源滤波功能。该系统不仅能将有功功率注入到电网,而且能起到有源滤波器的作用消除非线性负载产生的谐波和无功。在光伏系统中去除变压器结构可以有效地减少损耗,降低成本,缩小体积。但是由于在太阳能电池阵列和地之间存在寄生电容,变化的共模电压产生的共模电流(也称漏电流)将会通过虚拟的寄生电容流入大地,给人身安全带来威胁。本系统采用不会产生变化的共模电压的H5拓扑结构。仿真和实验结果证明了本文控制方法和拓扑结构的可行性。     

无变压器光伏并网系统拓扑仿真与特性比较

对单相无隔离变压器光伏并网系统共模电流的产生机理进行简要分析,并对单相全桥拓扑的两种控制方式分别进行仿真。同时对多种能够消除共模电流的单相无隔离变压器光伏并网系统的拓扑进行分析与仿真。从拓扑器件数量、控制复杂程度、功率损耗、滤波效果、系统共模电流5个方面比较各种拓扑的优劣,最后,分析结果表明,H5拓扑结构最优,适合未来实际发展与推广。     

一种新型高效无变压器型单相光伏逆变器

单相无变压器型逆变器由于体积小、效率高、造价低,被广泛应用于低功率光伏并网系统中。本文提出了一种新型无变压器型单相光伏逆变器,该逆变器不产生共模电流,对电网不产生直流分量。相同条件下,其输出电流纹波是半桥逆变器的一半,与二极管钳位式三电平逆变器的几乎相同;并且其效率高于半桥逆变器,与二极管钳位式三电平逆变器的效率接近;实验样机的测试结果验证了所提出的逆变器拓扑的合理性。     

单相光伏并网逆变器共模电流的分析与抑制

单相非隔离型光伏并网逆变器由于缺少变压器的电气隔离,工作时常会产生较大的共模电流,即漏电流。为此,在分析了共模电流产生原因的基础上,研究了几种能够有效抑制共模电流的拓扑结构,分别为带交流旁路的全桥拓扑、带直流旁路的全桥拓扑、H5拓扑以及H6拓扑。其抑制共模电流的基本原理为通过相应的开关调制模式,使系统寄生电容上的共模电压保持恒定,从而减少共模电流的产生,最后仿真结果验证了这几种拓扑结构的可行性。由于不同拓扑结构所含功率器件数量的不同以及调制模式的不同,系统的工作效率有所差异,对比发现H5、H6拓扑优于其他拓扑。     

非隔离型光伏并网逆变器漏电流分析模型研究

高频共模等效模型是研究非隔离型光伏并网逆变器共模电流(在非隔离型光伏并网设备中俗称"漏电流")抑制措施的重要工具。重点推导充分考虑寄生参数的非隔离型单相并网逆变器高频共模等效模型,并基于该模型归纳出消除共模电流的两条途径。其中正弦脉宽调制(sine pulse modulation,SPWM)开关方式消除漏电流的措施在单相全桥电路中的有效性通过仿真和实验手段得到验证,特别指出寄生参数对实际抑制效果的影响。分析电路参数匹配方式消除漏电流的措施在单相全桥电路中的无效性,并指出该措施可以应用在其它单相逆变器拓扑中,如半桥和二极管钳位三电平电路。     

一种不隔离三电平双Buck光伏并网逆变器

为提高变换效率,无变压器式光伏并网逆变器是近年来的研究热点。针对无变压器拓扑的漏电流问题,提出一种三电平双Buck光伏并网逆变器,是在独立型双Buck三电平逆变器基础上,简化其电路结构得到。对地寄生电容电压被输入电容钳位在母线电压的一半,消除了漏电流。该拓扑续流回路经过的器件较传统拓扑数量少,且不经过性能较差的体二极管,有利于获得更高效率。还提出和分析包括均压控制在内的多环控制策略。仿真和实验验证了该结构及控制方案的正确性和可行性。     

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。     

单相TL光伏并网逆变器共模电流抑制研究

共模电流的消除成为目前单相非隔离型并网逆变器得以成功应用所必须面对和解决的问题。首先通过建立模型分析了无变压器单相全桥光伏并网逆变器共模电流产生的原因。进而得出不同调制方式和主电路拓扑对共模电流的影响。分析了两类能有效抑制共模电流的拓扑,在得出抑制共模电流一般规律的基础上,针对这两类拓扑存在的缺陷。研究了一种能够有效抑制共模电流的新型H6拓扑结构,这种结构使系统抑制漏电流的性能得到改善,最后通过仿真验证了该方案的正确性。     

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.     

无变压器型单相光伏并网逆变器的设计

为满足家用小功率光伏并网的需求,研究设计了一款2 k W的无变压器型单相光伏并网逆变器。给出了光伏并网逆变器的拓扑结构,详细分析了光伏逆变器的MPPT原理,并通过Boost电路及扰动观察法来实现MPPT过程。在光伏并网过程中,并网逆变器采用了电流的无差拍以及电压电流双循环的控制策略实现了单位功率因数并网,最后通过实验验证该逆变器的可行性。     

新型单相T型五电平非隔离光伏逆变器

提出了一种基于传统单相H桥拓扑和T型NPC拓扑相结合的五电平非隔离单相光伏并网逆变器拓扑结构,该拓扑包括两种结构,即通常的单相全桥和T型中点钳位结构.该拓扑通过一个由双向开关管组成的T型中点钳位结构来获得五电平,称之为T型五电平拓扑.具体分析了该新型拓扑的工作模态与共模漏电流抑制能力,该新型拓扑具有较高的效率,具有较低的泄漏电流,相比于传统的三电平拓扑具有很小的并网电流谐波和较低的开关管电压应力,可以减少并网逆变器的滤波成本和开关管器件成本.最后通过仿真和实验验证了理论的正确性.所提出的T型五电平拓扑符合非隔离光伏并网逆变器的相关标准,适用于光伏逆变器市场.     

单相非隔离型改进Y源光伏并网逆变器

为了解决传统Y源光伏逆变器并网时的共模电流问题,通常需要在电网和逆变器之间串联工频或者高频变压器实现电气隔离,但是工频变压器体积大、成本高,而高频变压器需要加入新的能量变换电路,控制复杂,效率较低。为此,提出了一种新型的无隔离变压器型Y源光伏并网逆变器拓扑结构,将光伏阵列负端与电网中性线直接相连,引入虚拟直流母线并改进脉冲宽度调制(pulse width modulation, PWM)策略,同时通过电压电流应力分析优化电容容值,解决负半周期电压跌落的问题。最终,搭建了一台基于TMS320F28335的实验样机来验证所提拓扑的有效性。仿真和实验结果表明,新型拓扑可以在确保并网电流质量的情况下,旁路共模电流回路,从而完全消除共模电流。所提非隔离型Y源逆变器拓扑可以减小逆变器的体积和成本,为光伏并网提供支撑。     

一种改进型的单相无变压器型PV逆变器拓扑结构

对无变压器型光伏并网系统的共模电流的产生机理进行了详细的分析,并详细地分析和研究了单相全桥拓扑结构.在此基础上提出了一种新的无变压器型拓扑结构,并通过理论分析和仿真研究验证了该拓扑可有效地抑制共模电流.通过和几种现有拓扑结构的比较,提出的改进型拓扑结构可提高系统效率,具有一定的工程实用价值.     

新型的无隔离变压器单相光伏并网逆变器

提出了一种采用双级无隔离变压器的新型单相光伏并网逆变器拓扑,由于光伏池板与电网零线直接相连,可消除光伏池板对地的共模电压,解决了共模漏电流问题。所提拓扑采用了高频倍压的方式实现升压变换器与并网逆变器的连接,避免了三电平并网逆变器存在的中点电位二次脉动问题,降低了直流侧滤波电容的容量需求。为实现对单相并网电流的无误差控制,并网控制中采用比例谐振控制器,增加了系统的稳定性和提高了并网电流质量。仿真与实验结果均表明所提光伏并网逆变器拓扑的可行性。     

一种无变压器无漏电流的集成升压光伏逆变器

针对分布式低压光伏发电系统,提出一种单相无变压器无漏电流集成升压光伏逆变器。该逆变器通过复用Boost功率器件,将Boost直流变换器和传统桥式逆变器融合在一起,通过统一调制可同时实现将直流侧电压源升压和逆变的功能。另外,该逆变器的结构具有直流输入侧的负端与交流输出侧的中性点直接相连的特征,使得光伏阵列对地寄生电容的电压为常量,有效抑制了对地漏电流的产生,从而提高光伏发电的可靠性及发电效率。详细分析集成升压逆变器的工作原理,给出开关管的统一调制方法,推导电压增益的表达式。最后,通过一台实验样机进行实验验证,实验结果验证了理论分析的正确性。     

NPC三电平并网逆变器共模电流抑制技术研究

共模电流抑制是非隔离型光伏并网逆变器的一个关键技术问题。首先基于考虑所有寄生参数的非隔离型单相并网逆变器高频共模等效模型归纳出两种抑制漏电流的途径,并将其应用到二极管钳位(neutral point clamped,NPC)三电平并网逆变器中得出仅通过正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)策略抑制共模电压不可行和通过电路元件参数匹配抑制共模电压的3种可能方案。针对3种可能的方案分析了它们的成立条件和现实可行性,并通过相应的实验验证结论的可靠性。其中,提出的通过补偿电容来弥补寄生参数差异的措施可以进一步增强NPC三电平并网逆变器漏电流抑制性能,是一种简单、可靠、有效的实用技术。     

单相无变压器光伏并网系统漏电流的研究

漏电流是研究非隔离型光伏并网系统的一个重要问题.漏电流谐振电路等效模型的建立对研究抑制漏电流至关重要.本文首先推导单相全桥并网逆变器漏电流谐振回路等效电路模型;然后详细分析了不同开关调制方式和滤波电感不对称分布对漏电流的影响,并指出电网电压对漏电流的影响不可忽略;最后介绍了一种新型无变压器拓扑结构,这种结构具有单极性调制和双极性调制优点,能够抑制共模漏电流的产生,同时提高系统的效率和并网电流质量.通过仿真和实验验证了分析结果的正确性.     

新型可抑制共模电流无变级联型光伏系统北大核心

着重分析了无变压器隔离的级联型多电平光伏发电系统共模电流产生机理,并且建立共模电流等效电路。在此基础上分析了级联H4(单相全桥)多电平光伏系统共模电流难以抑制的原因,同时提出可有效抑制共模电流的级联i H6拓扑的多电平光伏逆变器。根据理论分析和仿真结果可以验证,相比级联H4系统,所提出的级联i H6系统能够有效抑制共模电流和高频噪声,从而避免EMI滤波器的使用。     

新型可抑制共模电流无变级联型光伏系统

着重分析了无变压器隔离的级联型多电平光伏发电系统共模电流产生机理,并且建立共模电流等效电路。在此基础上分析了级联H4(单相全桥)多电平光伏系统共模电流难以抑制的原因,同时提出可有效抑制共模电流的级联i H6拓扑的多电平光伏逆变器。根据理论分析和仿真结果可以验证,相比级联H4系统,所提出的级联i H6系统能够有效抑制共模电流和高频噪声,从而避免EMI滤波器的使用。