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。     

基于GaN器件的双Buck逆变器共模与损耗

目前市场上的光伏并网逆变器结构按隔离方式来分,可分为隔离型和非隔离型,而抑制或消除共模电流是非隔离型光伏并网系统必须要解决的问题。出于在非隔离型光伏并网逆变器中抑制共模电流的目的,研制一种基于GaN器件的双Buck逆变器,该逆变器较传统全桥电路,共模电流小、效率高、控制简单。针对共模特性进行分析研究,分别对其在正常工况与死区状态的共模电流进行理论分析,并进行仿真与实验验证,得出该逆变器能够很好地抑制共模电流的结论。通过引入GaN器件来提高开关频率解决拓扑自身电感较大这一问题,并基于GaN器件对电路进行损耗分析与实验验证,实验结果与理论分析基本吻合,验证了损耗分析的正确性。该逆变器的实测最高效率高达98.63%。     

非隔离全桥并网逆变器并联运行系统

针对非隔离全桥并网逆变器共直流和交流母线并联运行系统,研究功率电路拓扑并联工作及入网电流解耦的条件。深入分析了各种全桥拓扑形式和PWM调制方式的逆变器并联运行的等效模态,指出双极性PWM逆变器并联时,模块间入网电流自然解耦;单极性倍频PWM逆变器并联时,模块间电流存在高频耦合,但基波分量解耦;单极性PWM逆变器并联时,模块之间高频耦合并导致基波分量耦合、不可并联运行。带共模电流抑制的全桥并网逆变器拓扑也可实现入网电流的自然解耦。分别搭建了上述几种逆变器的并联运行实验系统,实验结果证明了分析的正确性。     

全桥逆变器双Buck型调制的研究

提出了对全桥逆变器进行双Buck型调制的方法.该调制模式不增加拓扑结构复杂程度,保留了双降压半桥逆变器(DBHBI)无桥臂直通的优点,克服了直流电压利用率低等缺点.采用电流瞬时值反馈SPWM控制策略,给出了该双Buck型调制工作的原理,分析了其实现方法,通过仿真和实验验证了系统的正确性.     

小功率光伏并网逆变器控制策略的研究

为减少开关频率引起的电流谐波和实现电气隔离,采用带T型滤波器和工频隔离变压器的并网逆变器拓扑。针对传统电流SPWM控制响应速度慢和单纯采用电流PI控制不能消除电网扰动对并网电流影响的缺点,提出了电流PI和电网电压前馈相结合的SPWM电流瞬时值跟踪控制。通过对光伏并网逆变器控制原理的理论分析,设计了并网逆变器控制模型,并推导出各个控制环节的传递函数模型,最后进行了电流环PI调节器的设计。通过对Matlab仿真结果分析,表明该种控制策略是可行的。     

准单级单向Buck直流变换器型高频链并网逆变器

提出准单级单向Buck直流变换器型高频链并网逆变器电路结构与拓扑族。其电路结构是由单向隔离Buck直流变换器和极性反转逆变桥级联构成;其拓扑族包括推挽正激式、双管正激式、并联交错双管正激式、半桥式和全桥式电路。深入分析研究类逆变器的电路拓扑、电流瞬时值控制策略、稳态原理特性和关键电路参数设计准则。以推挽正激式拓扑为例,设计并研制出1kW48VDC/220V50HzAC并网逆变器样机。研究结果表明,此类逆变器具有高频电气隔离、电路结构简洁、准单级功率变换、变换效率高、极性反转逆变桥功率开关电压应力低且为ZVZCS、并网电流质量高等优点。     

一种无漏电流非隔离光伏并网逆变器研究

由于效率高、体积小、重量轻和成本低,非隔离逆变器一直是国内外学者研究的重点,但非隔离逆变器易产生漏电流,从而带来安全问题。为此将常规两级式光伏并网逆变器后级全桥逆变中的一个桥臂替换为双向BuckＧ Boost电路,使光伏电池负极与交流侧中性点直接相连,光伏电池对地寄生电容被完全短路,以消除逆变器漏电流。文章对该改进型两级式光伏并网逆变器的工作原理进行了分析,提出了一种通过控制双向 BuckＧBoost电路的支路电 流消除直流母线电容工频纹波的方法。最后通过仿真分析验证了该改进型光伏并网逆变器的可行性。     

单极性移相控制高频脉冲交流环节逆变器研究

本文深入分析研究了高频脉冲交流环节逆变器稳态原理特性与单极性移相控制策略。采用状态空间平均法建立了逆变器平均模型,获得了输出电压、滤波电感电流、共同导通时间、单极性SPWM波占空比等关键电路参数的设计准则和逆变器的外特性曲线。原理试验结果证实了理论分析的正确性。这类逆变器具有电路拓扑简洁、两级功率变换(DC/HFAC/KFAC)、双向功率流、周波变换器实现了ZVS换流、单极性SPWM波等优点,包括全桥全波式、全桥桥式两种电路,前者适用于低压输出逆变场合,后者适用于高压输出逆变场合。     

无漏电流高效可靠三电平双Buck并网逆变器

漏电流降低了非隔离型并网逆变装置的安全性和可靠性。已有研究通过将双极性调制全桥逆变器或半桥逆变器三电平化解决该问题。提出基于三电平双Buck逆变器的新思路,并重点研究其中的三电平双Buck全桥电路。该拓扑是将双Buck半桥逆变器中的输入均压电容用一个工频开关的桥臂取代得到,使得对地寄生电容电压在半周期内保持不变,有效地抑制漏电流至几乎可以忽略的程度。同时,该拓扑保持了双Buck电路无桥臂直通、体二极管不工作等特点,又降低了器件电压应力,使得桥臂输出变为单极性调制波。通过与各种无漏电流结构的综合比较可知,该拓扑除在器件总量上比H5结构多一个功率管外,在有源器件数量、通态电流经过器件数量、高频开关器件数量、是否需要均压控制等方面,均有一定优势,有助于降低系统复杂度,提高可靠性与变换效率。仿真与实验验证了上述分析。     

单极性移相控制高频脉冲交流环节逆变器研究

本文深入分析研究了高频脉冲交流环节逆变器稳态原理特性与单极性移相控制策略。采用状态空间平均法建立了逆变器平均模型．获得了输出电压、滤波电感电流、共同导通时间、单极性SPWM波占空比等关键电路参数的设计准则和逆变器的外特性曲线。原理试验结果证实了理论分析的正确性。这类逆变器具有电路拓扑简沽、两级功率变换(DC/HFAC LFAC)、双向功率流、周波变换器实现了ZVS换流、单极性SPWM波等优点，包括全桥全波式、全桥桥式两种电路，前者适用于低压输出逆变场合．后者适用于高压输出逆变场合。     

独立/并网双工模式光伏逆变系统的设计

针对目前光伏逆变系统工作模式的单一性,提出一种独立/并网双工模式逆变系统。主电路采用隔离型全桥DC/DC变换器构建前级,使用移相PWM零电压转换(ZVS)控制;采用全桥逆变器构建后级,使用单极性倍频SPWM。在主电路拓扑基础上,研究了各部分的控制方法,给出逆变时不同工作模式下的控制框图,并采用前馈控制方法对其进行改进。提出了一种基于芯片UTC4053的电路切换方法来实现并网和独立两种工作模式的转换。最后研制出一个1 kW的实验样机来验证方案的可行性。     

一种Buck／Boost单级逆变器的研究

提出了一种新颖的Buck／Boost单级逆变器主电路拓扑,它在输出电压峰值高于输入电压时也能实现逆变。详细分析了电路的工作原理,给出了采用固定开关频率瞬时电流控制策略时的控制方案。Buck／Boost单级逆变器运行于半周期模式,主电路中不存在环流。仿真和实验表明了Buck／Boost单级逆变器实现升压逆变的可行性。     

基于级联逆变器的光伏发电系统的新控制方法

针对传统光伏并网系统结构存在的问题,提出了一种新的阶梯波与电流瞬时值反馈混合控制的光伏并网级联逆变器方案.该方案对一部分级联单元采取梯形波控制,一部分级联单元采取带电流瞬时值反馈的倍频移相SPWM控制,两部分串联叠加形成输出电压,并对逆变器输出电压进行了谐波分析.针对阶梯波调制逆变器的触发角提出了一种简易算法,该算法适...     

单相高可靠并网逆变器电路拓扑

针对传统桥式并网逆变器存在桥臂功率开关管的直通问题,提出了一族单相高可靠并网逆变器电路拓扑。所提并网逆变器是由高可靠性单元相互组合而成。分析了双极性和单极性调制高可靠并网逆变器的工作原理,归纳出了高可靠并网逆变器的构成原则。以单极性双降压全桥并网逆变器为例进行了仿真验证。比较分析了传统并网逆变器和所提高可靠并网逆变器。分析结果表明：双降压半桥并网逆变器适合110~120 V电网电压场合,而全桥型高可靠并网逆变器适合220~240 V电网电压场合。     

基于单极性SPWM控制的并网逆变器的研究

光伏并网发电技术已经成为新能源利用的一个重要方向,并网逆变器是光伏系统的核心部件,因此高质量逆变电源成为研究的重点.单极性并网逆变器相对于双极性并网逆变器损耗低、谐波小、电磁干扰小,因此更适合用于并网逆变控制.这里分别介绍了两种单极性调制原理,并通过谐波关系图和仿真验证了单极性倍频控制下进网电流具有较小的THD,同时详...     

闭环SPWM逆变器死区时间对输出基波电压的影响

针对瞬时输出电压反馈控制的SPWM逆变器逆变桥臂控制信号死区时间造成输出谐波电压问题,建立了考虑死区效应时的SPWM逆变器闭环控制模型,研究了逆变桥臂控制信号死区时间对闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响。仿真和实验结果表明,对于采用瞬时输出电压反馈控制技术的SPWM逆变器,其输出电压在空载时随着死区时间的增加而增加,负载电流超过临界电流后其输出电压随死区时间增加而下降;其阻性负载时的外特性曲线是一条先下降后上升的曲线。     

多逆变器并网下的超高次谐振特性分析

超高次谐波是电力电子技术快速发展过程中不可避免的电能质量问题,受到了越来越多的关注。为揭示多个逆变器并网下的超高次谐振特性,文中提出了一种多逆变器并网下的超高次谐振特性分析方法。首先,以单相并网逆变器为例,分析其在单极倍频正弦脉宽调制(SPWM)下的谐波分布特性,以此来揭示基于单极倍频SPWM控制下的电力电子装置的超高次谐波发射机理。然后,建立了逆变器并网等效电路模型,并在此基础上,得到了多逆变器并网系统超高次谐波下的等效电路模型。其次,根据所建的等效电路模型求得了公共连接点的等效阻抗,并提出了超高次谐振放大系数的概念,在此基础上采用控制变量法分析了滤波器参数、并网逆变器数量和电网阻抗变化下系统的超高次谐振特性。最后,通过仿真验证了所建模型和理论分析的正确性。     

瞬时电流控制策略在光伏并网发电系统中的应用

分析了电压型逆变器常用的控制方法,根据光伏发电系统的特性指出固定开关频率法比滞环控制电流法更适合用于并网工作时逆变器的控制.并根据光伏发电系统的特性对固定开关频率法进行改进,逆变器电流参考信号由光伏器件输出功率及电网母线电压计算得到,从而控制逆变器输出电压与电网电压基本相同,有效减小并网环流.试验表明本文提出的方法能较好满足工作要求.     

基于阶梯波与瞬时值反馈混合控制的光伏并网级联逆变器

针对传统光伏并网系统结构存在的问题,提出了一种新的阶梯波与电流瞬时值反馈混合控制的光伏并网级联逆变器方案。该方案一部分级联单元采取梯形波控制,一部分级联单元采取带电流瞬时值反馈的倍频正弦脉冲宽度调制,2个部分串联叠加形成输出电压。逆变器输出电压的谐波分析表明:调节正弦脉冲宽度调制波的移相角可以调节输出电压幅值和功率因数;逆变器输出电压低频谐波主要由阶梯波引起,为输出滤波器的设计提供了理论依据。对阶梯波调制逆变器的触发角提出了一种简易算法,该算法适用于电压级差不等模式且可实现触发角在线计算。实验结果表明,该方案结构简单,可靠性高,能有效降低开关损耗。