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。     

一种新型单相非隔离型光伏并网逆变器研究

针对传统单相非隔离型全桥光伏并网逆变器的不足,研究并设计了一种新型、高效率且具备漏电流抑制能力的两级式单相非隔离型光伏并网逆变器。该逆变器拓扑电路由前级Boost变换器与后级H6结构逆变拓扑级联而成。电流控制环采用比例谐振(PR)控制器来无静差跟踪给定的正弦电流,以提高并网电流质量。最后,通过一台2 kW的单相光伏并网逆变器样机,对理论分析结果进行了实验验证,结果表明该新型单相非隔离型光伏并网逆变器具有控制简单,变换效率高,可靠性高等优点。     

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。     

非隔离型级联H5光伏逆变器共模漏电流特性分析

共模漏电流抑制是非隔离型光伏并网系统需要解决的关键问题。首先建立传统非隔离型级联H桥光伏并网系统共模模型,推导出系统共模漏电流数学表达式,分析影响系统共模漏电流的主要因素,指出传统级联H桥逆变器无法抑制共模漏电流的原因。然后提出一种级联H5逆变器拓扑及其调制策略,有效地抑制了系统共模漏电流。最后搭建数字控制实验样机系统,对级联H4拓扑和级联H5拓扑进行对比实验,实验结果验证了所提方案的有效性。     

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.     

一种非隔离型双Buck光伏并网逆变器研究

为了抑制非隔离型光伏并网逆变器(NPGCI)的共模漏电流,提出一种非隔离型双Buck光伏并网逆变器(NDPGI)拓扑。首先,使逆变器处于能使共模电压保持恒定的半周期运行模式。接着,对半周期运行模式下NDPGI的运行模态和共模漏电流进行分析。之后,设计了采用滞环电流控制(HCC)的双Buck光伏并网逆变器系统,通过控制逻辑设计使NDPGI实现半周期运行模式。最后,通过实验验证了NDPGI拓扑结构的合理性及其共模漏电流分析的正确性。     

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。     

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。     

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。     

新型H6桥非隔离单相光伏并网逆变器

针对目前非隔离单相光伏并网逆变器H5拓扑存在的通态损耗大和热力不均衡问题,提出一种改进型H6桥拓扑结构。通过逻辑控制实现脉宽调制驱动,使其输出并网电流在半个工频周期内流过3个开关管,在另半个工频周期流过2个开关管,因此减少了通态损耗,有利于热力均衡。3 kW单相两级式非隔离光伏并网逆变器实验样机验证了该拓扑的可行性,实现了低共模电压和高质量并网,有效解决了非隔离单相光伏并网逆变器共模漏电流问题。     

数模混合控制双Buck逆变器研究

对一种新颖数模混合控制双Buck逆变器(Dual Buck Inverter,简称DBI)进行了研究.该逆变器克服了传统逆变器的直通问题,功率开关管和功率二极管可分别得到最优设计.电压环采用瞬时值反馈数字控制,克服了模拟器件参数不一致,以及运放温漂等缺点,具有很好的稳定性;电流环采用半周期电流滞环模拟控制,使系统在正常工作下无偏置电流,进一步提高了效率,具有优良的动态性能.试验证明,滞环电流控制DBI可以工作在较高的开关频率下,在减小滤波器件体积重量的同时,仍可获得理想的输出波形和整机效率,因此具有广泛的工业应用价值.     

高效率五电平双降压式全桥并网逆变器

为提高并网逆变器的变换效率,提出一种新颖的五电平双降压式全桥并网逆变器,它由三电平双降压式全桥拓扑、输入分压电容和钳位支路组合得到。其滤波电感和开关器件的电压阶梯仅为输入电压的一半,故磁性元件体积小、质量轻,且每个开关周期仅有一个开关管高频动作,降低了开关损耗。分析了该拓扑的工作原理和调制策略,并分别搭建五电平和三电平双降压式全桥并网逆变器实验样机进行效率比较。实验结果表明,所提五电平拓扑的欧洲效率较三电平拓扑高出0.5%。由三电平双降压式半桥拓扑与两电平桥臂组合,提出另外2种五电平双降压式全桥并网逆变器拓扑。最后对提出的3种拓扑的损耗和成本进行了详细的分析和对比。     

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。     

高效光伏发电功率变换及其系统适应性专辑特邀主编评述

<正>近年来,太阳能光伏发电技术有了突飞猛进的发展,尤其是光伏并网的大规模应用以及分布式光伏和微电网技术的兴起,光伏发电中诸多问题形成了研究热点并受到业界和学界的关注。如对于光伏逆变器的高效化,这几年从系统结构、电路拓扑和控制策略等多方面进行了积极有效的探索研     

A module‐integrated isolated solar micro‐inverter without electrolytic capacitors

This paper presents a module‐integrated isolated solar micro‐inverter. The studied grid‐tied micro‐inverters can individually extract the maximum solar power from each photovoltaic (PV) panel and transfer to the AC utility system. A harmonic suppression technique is used to reduce the DC‐bus capacitance. Electrolytic capacitors are not needed in the studied solar micro‐inverter. High conversion efficiency, high maximum power point tracking accuracy and long lifespan can be achieved. The operation principles and design considerations of the studied PV inverter are analyzed and discussed. A laboratory prototype is implemented and tested to verify its feasibility. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

五电平双降压式半桥逆变器

以双Buck电路为基本单元构建多电平逆变器,提出新颖的五电平双降压式半桥逆变器。该拓扑结构不同于传统飞跨电容型、二极管箝位型或级联型多电平逆变器,它保留了双Buck逆变器无桥臂直通、无体二极管反向恢复问题的优点和电流半周期工作模式。与传统桥式多电平逆变器相比,钳位电路得到简化,电路复杂度降低,无桥臂直通隐患,系统稳定性提高。理论分析、仿真和实验结果均表明该逆变器性能优异,同时实现了高效率和小的滤波器体积重量。     

并网逆变器输出电压直流分量的研究

与独立工作的逆变器相比,并网逆变器不仅要保证低的输出电压谐波畸变率和高效率,而且要求输出电压与电网电压大小、相位一致,更重要的是必须保证有低的进网电流谐波畸变率,以免对电网造成污染.双Buck逆变器类似于半桥逆变器,输入侧分压电容的电压偏差受很多因素的影响.分析了输出电压中的直流分量与分压电容电压偏差的关系以及对进网电流谐波畸变率的影响,并进行了实验验证.     

电压暂降对光伏逆变器的影响分析

首先,分析了单相和三相光伏并网逆变器在电压暂降发生时刻的开关模态,对其电流变化规律进行了数学推导;再在理论分析的基础上,对逆变器在不同输出功率、跌落深度和跌落相位角等工况条件下进行了电压暂降实验。实验结果表明,电网电压暂降时由于并网电感两端电压的突变导致电感电流的骤升,电感电流的变化速率远超过逆变器的控制带宽。对于未设计低电压穿越功能的逆变器,电压暂降通常会触发逆变器保护动作封锁驱动导致停机。     

二极管钳位型双Buck三电平逆变器输入均压解耦控制

输入电容均压是多电平逆变器的关键问题,多电平调制与输入均压耦合,造成多电平变换器电路结构与控制繁杂、调节速度慢。利用双Buck电路包括2个Buck桥臂、并按电流半周期工作的特点,提出一种二极管钳位双Buck多电平结构,在任一时刻,由其中一个Buck桥臂实现逆变,而另一个Buck桥臂工作于逆向Boost状态,对输入分压电容充电,逆变控制与钳位电压均衡控制可完全解耦。在电平数较多的情形下,该方法有助于减少器件数量,降低系统复杂度,提高可靠性。对三电平情形进行了仿真与实验验证。     

差动Buck直流斩波器型高频链逆变器研究

分析了直流斩波器型高频逆变电路拓扑和原理特性,设计了一种差动Buck直流斩波器型高频链逆变器,该逆变器以两组隔离型双向Buck直流斩波器为核心,结合了正弦脉宽调制(SPWM)控制,使输出端产生高质量的正弦电压.仿真结果表明,该逆变器具有电路拓扑简洁、双向功率传输、控制方式简单等特点.