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...     

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。     

一种新型高效单相非隔离光伏并网逆变器

研究了一种新型高效、高可靠性的单相非隔离光伏并网逆变器,利用相互独立的2只耦合电感隔离并网输出电压的正负半波,逆变桥拓扑为H6对称结构,使网侧电压与光伏组件安全隔离,能彻底去除高频分量,有效抑制共模电流。新型逆变器每只开关管串联一只隔离二极管,解决了传统电压型全桥逆变器存在桥臂直通的短路问题,不需设置"死区"切换时间,改善了交流侧输出波形质量,提高了逆变器效率。经对3 kW实验样机测试和比对分析,验证了逆变器的性能优于传统H4隔离式全桥拓扑。     

非隔离型光伏并网逆变器共模电流分析

共模电流抑制是非隔离型光伏并网系统中需要解决的一个关键问题,各国都对共模电流做出了相关规定。当共模电流超过规定值时,系统必须在规定时间内与电网断开。针对光伏并网系统中存在共模电流的问题,建立了系统共模等效模型,在此基础上分析共模电流产生的机理,探讨不同调制策略对抑制共模电流的影响,并提出一种新型的能够有效抑制共模电流的逆变器拓扑结构,分析它的工作原理和特点,最后通过仿真分析验证了该拓扑的正确性。     

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。     

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。     

FB10三相非隔离光伏并网逆变器共模电流抑制研究

以FB10三相非隔离型光伏并网逆变器为研究对象,通过理论分析提出一种新型载波调制方法解决共模电流问题,与空间矢量调制方法相比,提出的载波调制方法有效简化了开关逻辑的产生过程。文中对该方法的共模电压特性和共模电流特性进行了分析,并设计了系统静止坐标系无锁相环并网控制方案,最后和传统方案进行了对比研究。结果表明,所提出的方法可以实现FB10光伏并网逆变器系统共模电压恒定,具有良好的共模电流抑制效果。     

单相光伏并网系统共模电流分析

共模电流问题是光伏并网系统中的一个重要问题,德国DIN VDE 0126—1—1对共模电流做出了相关规定。当共模电流超过规定值时,系统必须在规定的时间内断开。考虑到共模电流在光伏并网系统中的重要性,建立了共模模型。通过分析可知,共模电流与调制技术和电感的安放位置相关。针对上述特点,设计了能够抑制共模电流的新型单相光伏并网系统,即带有交流旁路且电感对称分布在相线和中线上的全桥光伏并网系统。与传统的基于单极性调制技术和双极性调制技术的全桥逆变器系统相比,此结构不但能消除系统产生的共模电流,而且能提高系统效率和并网电流质量,从而提高光伏并网系统的整体性能。理论分析和仿真结果验证了上述模型和系统的正确性和有效性。     

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。     

一种高效率H6结构不隔离单相光伏并网逆变器

提出一种新颖的高效率六开关逆变器(H6)拓扑,解决了无变压器单相光伏并网逆变器漏电流问题。该拓扑将两个单向续流单元嵌在全桥逆变器桥臂中点之间,以获得续流通道,并在续流阶段将太阳能电池板和电网分离。该拓扑续流回路不经过性能较差的体二极管,有利于获得更高效率;同时,无需直流旁路结构中的分裂电容。详细介绍该拓扑的工作原理、脉宽调制(pulse width modulation,PWM)驱动逻辑、并网控制方法以及关键电路设计。仿真与实验验证了该拓扑具有低共模电压、高质量的并网波形和高效率特征。     

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。     

恒频滞环电流控制的单相光伏并网逆变器

基于符合工程实际的光伏模块数学模型,在PSIM软件中建立输出能快速动态随光照强度与温度变化的模块仿真模型,通过仿真分析光伏模块的输出电气特性。同时提出一种实现模块最大功率跟踪算法,并验证其有效性。光伏并网发电系统中的关键部件并网逆变器,影响电能质量与系统稳定。采用恒频滞环电流跟踪控制下的并网逆变器,建立单相光伏并网发电系统的动态仿真模型,仿真结果验证了恒频滞环电流控制光伏并网逆变器能够快速有效地跟踪公共电网,输出谐波畸变率低的并网电流,改善并网系统稳定性与动态性,提高光伏系统输出效率。     

单相光伏并网逆变器的反步滑模控制策略

为了克服光伏并网逆变系统受外界干扰和系统参数的不确定性等多种因素的干扰,以逆变器的输出滤波电容电压及其导数为状态变量,将反步法和滑模控制相结合,提出了基于反步滑模控制的光伏并网逆变器控制策略。推导了具有参数不确定和外界干扰情况下的逆变器的反馈控制律。为了获取光伏阵列的全局最大功率点(maximum power point,MPP),提出了一种基于改进粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法,将占空比分为两部分进行初始化,建立了光伏阵列运行功率与占空比之间的线性关系。仿真和试验结果验证了所提控制策略的有效性。     

单相光伏并网逆变器的无差拍控制研究

逆变器是光伏并网发电系统的核心设备之一,为了使光伏系统最大限度地输出高质量的电能,必须对逆变器电流进行快速有效的控制。阐述了光伏并网逆变器工作原理和无差拍电流控制方法,给出了逆变器占空比的计算和参考电流的获取方法,并将无差拍电流控制应用于单相并网逆变器控制中。MATLAB软件仿真表明,无差拍控制方法控制策略简单、有效,使用该控制方法的系统具有良好的稳态和动态特性,并网电流波形好。     

一种单相非隔离光伏并网逆变器的控制设计

提出了对高频非隔离型光伏并网逆变器采用电流跟踪控制和电网电压前馈控制的策略,并对控制系统建模。建立了逆变器的单相并网仿真模型。仿真得到的输出正弦电流波形良好。针对实际电网电压可能出现的畸变、电压突变和光伏电池功率变化等情况进行了抗干扰测试。经试验样机上用DSP来实现数字化控制,验证了基于并网控制策略的光伏逆变器方案能高功率因数0．996向电网发电,动态响应快、鲁棒性强、跟踪精度高,并网电流的总谐波畸变小于3．5％。     

新型高效率无漏电流单相非隔离光伏逆变器

为实现“双碳”及“铜退硅进”的目标,非隔离型逆变器在光伏新能源发电领域得到了广泛的研究与应用。非隔离光伏并网系统中存在的漏电流问题是迫切需要解决的关键问题之一。为解决该问题,文中提出了一种新型单级共地型无漏电流,高效率非隔离光伏并网逆变器拓扑结构。分析了所提逆变器前级DC-DC升降压电路的工作原理和模态,给出了其软开关实现条件。研究了新型拓扑结构的无漏电流内在机理,以及推导了其输出电压特性。搭建了基于PSIM软件的仿真模型,仿真结果表明：与传统漏电流抑制拓扑相比,该拓扑结构可实现无漏电流光伏并网,而且前级DC-DC变换器可实现软开关,可在较宽输入电压范围内实现高效率、高质量电能并网。     

单相单级光伏LCL并网逆变系统控制策略

在传统的光伏LCL并网逆变系统中,直流侧电压只有大于其最小需求电压时,逆变器才能有效控制并网电流,而最小需求电压随电网电压的增加而增加。为此需在单级逆变系统中串联多块光伏电池以提高其直流侧电压,但这提高了光伏并网发电系统的应用门槛。对此提出一种新型的LCL并网逆变系统及其控制方法,该逆变系统对并网电流有较强的控制能力,对逆变器直流侧电压没有要求,且电网电压对其控制能力也没有影响。与传统LCL电路相比,新型LCL电路同样具有较好的滤波效果。在控制系统中利用基波分量提取环节增加系统阻尼,提高系统稳定性;根据光伏电池的直流电压、电流和2次脉动电压、电流判断光伏的最大功率点;通过控制并网电流使光伏电池工作在最大功率状态。仿真结果验证了所提系统结构及其控制方法的正确性。     

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。