1442-一种新颖的单相光伏逆变器.pdf

一种新型单相光伏逆变器 汪雪峰 陶利锋 支艳平 李志鹏 常熟开关制造有限公司， 常熟 215500 摘 要 针对传统单相并网型光伏逆变器效率低、输出电流谐波大，无隔离变压器会产生共模电流等问题，本文提出了 一种新型的单相并网型光伏逆变器，采用两级式非对称三电平拓扑，无工频隔离变压器，提高了整机效率，改善了输出电能 质量。针对无隔离变压器型逆变器共模电流问题，简要介绍了共模电流产生的机理，分析了非对称三电平结构在抑制共模电 流方面的优势。 关键词 光伏并网 非对称三电平 共模电流 2.2 三电平逆变原理[1] 三电平逆变器工作原理如图2 所示。图中，在输 1．引言 出交流正弦调制波半个周期内（正、负半周均适用）， 目前，市场上单相并网型光伏逆变器主要有两种： 根据输出电压指令uref 与1 2UPN 值的大小分成 3 个工 一种带隔离变压器型，另一种是无隔离变压器型。 作阶段，构成一个正弦波的半周。以下以正半周为例 传统的非隔离式单相并网型光伏逆变器多采用两 说明三电平逆变桥工作过程。 电平模式，由于取消了隔离变压器，整机效率得到了 提升。但是两电平拓扑开关器件所承受的dv / dt 应力 比较大，造成开关损耗大，影响整机效率；同时输出 的谐波含量相对较高，影响并网电能质量。为了进一 步提高效率，改善输出电能质量，本文提出一种新型 的单相光伏逆变器，采用非对称式三电平拓扑。 2 ．非对称式三电平逆变器的拓扑及工作原理 2.1 非对称式逆变器拓扑 （a ）工作状态1 非对称式逆变器是指逆变桥采用两个不相同的桥 臂组合而成，如图1 所示。图中，P 、N 分别为正、负 直流母线，支撑电容 C =C ，O 点为母线中点。逆变 1 2 电路由高频和工频两个桥臂组成，其中，S 、S 、S 、 1 2 3 S 、D 、D 组成了二极管钳位式三电平桥臂，S 、S 4 1 2 5 6 组成工频桥臂。 （b ）工作状态2 图1 非对称式三电平拓扑 （c ）工作状态3 图2 三电平逆变半周期工作模式 (1) 工作状态 1。当uref 1 2UPN 时，直流输入只 本文提出的非对称式三电平结构的共模通路模型 需要1 2UPN 即可满足输出要求，此时逆变器工作状态 如图4 。图中，Cpv+ 、Cpv- 为太阳能电池板对大地的寄 如图 2(a)所示。开关管 S 、S 、S 导通，S 、S 、S 生电容，忽略IGBT 对地寄生电容，a、b 点电压跳变 2 3 6 1 4 5 断开，二极管D1 导通，D2 截止，a 点电位为1 2UPN 。 会引起共模电流的产生，根据基尔霍夫定律，分别对 (2) 工作状态2 。当uref 1 2UPN 时，直流输入需 a、b 点所在的回路列出电压方程： 要UPN 才能满足输出要求，此时逆变器工作状态如图 −Ua +UL +UG +Ucm 0 (1) 2(b)所示。开关管S 、S 、S 导通，S 、S 、S 断开，