新型非隔离光伏并网逆变器拓扑及其共模电流分析

提出了一种非隔离光伏并网逆变器拓扑,该拓扑在全桥逆变电路的基础上引入2个开关管构成一条新的续流回路,将电路桥臂中点对直流母线负端的电位钳位在0.5倍的输入电压(Uin),并将太阳能电池板与电网隔开.通过采用有效的驱动逻辑,实现了续流模态工作的2个开关管的软开通.详细分析了该拓扑的各个工作模态,建立了电路的共模等效模型,研究了共模电流频谱与电路参数和开关频率的关系.设计了1000W光伏并网逆变器样机,实验结果验证了所提拓扑的有效性.     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

新型光伏并网逆变器及其漏电流分析

共模漏电流是非隔离型三相光伏并网系统亟待解决的问题。针对非隔离型三相三电平光伏并网逆变器（ESI）存在的共模漏电流抑制不足、并网电流谐波大等问题,提出一种三相三电平逆变器结构（NESI）及其调制策略,通过对中点钳位的三极管合理开断,保持共模电压的恒定。MATLAB仿真结果表明,该NESI逆变器能有效抑制共模漏电流。     

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。     

带续流开关的中点箝位型非隔离光伏逆变器

为了满足非隔离光伏发电系统低漏电流的要求,提出了一种带续流开关的中点箝位型非隔离光伏逆变器。该拓扑在全桥逆变器的交流侧加入了一个续流开关,使得太阳能电池板输出端与电网断开,提高了非隔离光伏逆变器的转换效率。另一方面中点箝位电路的应用使得该拓扑在功率处理阶段和续流阶段的共模电压基本保持不变,降低了漏电流。详细分析了拓扑的工作原理,给出了其控制方法,并通过Saber仿真软件验证了带续流开关的中点箝位型非隔离光伏逆变器良好的共模特性。实验研制了一台300 W的原理样机验证了理论分析的正确性及仿真方案的可行性。     

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。     

光伏发电利用技术研究

研究了光伏并网发电系统和独立发电系统中的能量管理及高效利用技术。针对光伏并网发电系统,提出一种模块化光伏并网发电系统结构及其系统效率优化控制方法,并进一步提出低漏电流高效率非隔离并网逆变器拓扑。针对光伏独立发电系统,提出采用三端口变换器统一、集中实现系统功率管理和控制,具有集成度高、效率高、体积成本低、控制性能好等优点。     

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。     

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。     

非隔离光伏并网逆变器漏电流抑制技术研究综述

漏电流抑制是非隔离光伏并网逆变系统需要解决的关键问题之一。为了能够充分利用现有的国内外研究成果,从单相非隔离光伏并网逆变器出发,对漏电流抑制技术研究的三个主要问题——漏电流分析模型、开关调制方式、新型非隔离逆变电路拓扑分别进行了研究与总结,并分析比较了各种拓扑结构的优缺点。最后对提高可抑制漏电流非隔离并网逆变器的性能、提高系统逆变效率给出了建议。     

一种增强型单相无变压器型逆变器的漏电流抑制拓扑

无变压器型逆变器相比变压器隔离型逆变器,具有更高的效率和更低的成本,已广泛应用于光伏并网系统。由于去除了变压器隔离,其共模漏电流问题会进一步带来严重的EMI和安全问题。针对上述问题,提出了一种增强型单相无变压器型漏电流抑制拓扑。首先,研究了经典交直流解耦方案中仍然存在的漏电流问题;继而提出了新的拓扑和相应的调制策略;最后,搭建了2 k W的实验平台,对提出新拓扑的有效性进行了验证,并与HERIC逆变器进行了对比分析。     

光伏并网发电系统中逆变器的设计与控制方法

针对光伏并网发电系统中关键部件--逆变器的结构设计与控制方法研究进行了详细分析和阐述.从电网、光伏阵列以及用户对逆变器的要求出发,分析了各种不同的逆变器拓扑结构与控制方法,比较其运行效率和控制效果.对于目前国内外光伏发电系统中并网逆变器的研究现状、亟待解决的问题进行了阐述,指出光伏发电系统中并网逆变器高效可靠运行的发展方向.     

高效率中点钳位型光伏逆变器拓扑比较

光伏逆变器是太阳能光伏发电系统的核心部件之一.为了提高太阳辐射能的利用效率,降低光伏发电的成本,高效率的光伏逆变器拓扑已成为近年来的研究热点.中点钳位型(NPC)三电平电路拓扑由于具有开关损耗小、电磁干扰(EMI)小、光伏阵列对地杂散电容上无共模漏电流、所需滤波电感小等优点,非常适用于单相光伏逆变器.本文对三种典型的三...