具有共模漏電流抑制能力的單相無(wú)變壓器型光伏逆變技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，全球環(huán)境污染與能源短缺等問題不斷加劇，世界各國(guó)紛紛從戰(zhàn)略的角度加強(qiáng)扶持清潔可再生能源的發(fā)展。太陽(yáng)能光伏發(fā)電因其資源豐富、清潔高效的特點(diǎn)而受到了廣泛的關(guān)注。隨著光伏發(fā)電行業(yè)相關(guān)技術(shù)的深入發(fā)展，光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本不斷降低，全球的光伏裝機(jī)總量持續(xù)攀升。光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用也已經(jīng)進(jìn)入了由政策驅(qū)動(dòng)逐漸向市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的過渡階段。但是，光伏發(fā)電系統(tǒng)前期投入高，成本回收周期長(zhǎng)，因此如何進(jìn)一步地降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)的發(fā)電效率及其可靠性，進(jìn)而縮短投資回

2、收周期成為了光伏發(fā)電行業(yè)最為關(guān)注的問題。在戶用型分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，無(wú)變壓器型逆變器因成本低、電能轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點(diǎn)而倍受用戶以及光伏系統(tǒng)集成商的青睞。但是，在無(wú)變壓器型系統(tǒng)中，并網(wǎng)逆變器與光伏電池板的寄生電容以及電網(wǎng)會(huì)構(gòu)成共?；芈罚舨⒕W(wǎng)系統(tǒng)的共模電壓存在高頻脈動(dòng)，則會(huì)在回路中產(chǎn)生不可忽視的共模漏電流，導(dǎo)致并網(wǎng)逆變系統(tǒng)無(wú)法滿足并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于共模漏電流限值的規(guī)定。
　　本文圍繞無(wú)變壓器型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的共模漏電流問題展開研究。

3、文章分析了無(wú)變壓器型電路的共模漏電流抑制條件，得到了兩類具有共模漏電流抑制能力的單相拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):基于對(duì)稱電感配置的電路結(jié)構(gòu)和基于非對(duì)稱電感配置的電路結(jié)構(gòu)。繼而從這兩種電路結(jié)構(gòu)分別出發(fā)，探索具有共模漏電流抑制能力的單相逆變電路的形成方法以及共模漏電流的優(yōu)化方案。
　　首先，論文從高性能的HERIC電路推導(dǎo)得到了基于對(duì)稱電感配置結(jié)構(gòu)的混合全橋電路。通過對(duì)混合全橋電路的基本工作模態(tài)的分析，證明了該電路具有共模漏電流抑制能力的結(jié)論。在此基礎(chǔ)

4、上，文中給出了混合全橋電路的PWM控制方法，并且分析了該P(yáng)WM控制策略下的混合全橋電路的工作特性。討論了濾波電感不對(duì)稱、開關(guān)動(dòng)作不同步等電路非理想因素對(duì)電路的共模特性造成的影響，并給出了工程化時(shí)的共模特性優(yōu)化方法。對(duì)比了混合全橋電路結(jié)構(gòu)與其他對(duì)稱電感配置電路的電路特性，強(qiáng)調(diào)了混合全橋電路的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。并搭建了3kW的實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，驗(yàn)證了混合全橋結(jié)構(gòu)的正確性。
　　其次，論文分析了電路中的寄生參數(shù)以及參數(shù)差異性對(duì)基于對(duì)稱電感結(jié)構(gòu)的

5、無(wú)變壓器型逆變電路中的共模漏電流的影響，并且以highly efficient and reliable inverter concept(HERIC)電路為例，給出了系統(tǒng)寄生參數(shù)相關(guān)的共模諧振電路模型，得到高頻共模電壓擾動(dòng)與電路寄生參數(shù)之間的關(guān)系?；谏鲜龇治觯岢隽诉M(jìn)一步消除系統(tǒng)高頻共模漏電流的共模電壓箝位結(jié)構(gòu)，并且將該結(jié)構(gòu)運(yùn)用于已有的全橋型對(duì)稱電感配置電路進(jìn)行優(yōu)化，有效降低了已有拓?fù)浞桨钢械墓材ｋ妷旱母哳l擾動(dòng)，減小了電路寄生參數(shù)對(duì)

6、系統(tǒng)共模漏電流的影響。并以基于有源電壓箝位的HERIC電路為例，驗(yàn)證了共模電壓箝位結(jié)構(gòu)的有效性。
　　再次，提出了一種基于非對(duì)稱電感配置結(jié)構(gòu)的帶有飛跨電容結(jié)構(gòu)的多電平電路。該電路由飛跨電容三電平Buck結(jié)構(gòu)與工頻換相結(jié)構(gòu)組合而成，不僅繼承了多電平電路轉(zhuǎn)換效率高、濾波電感小的優(yōu)點(diǎn)，而且保留了工頻換相結(jié)構(gòu)對(duì)電路中的高頻共模漏電流的抑制能力，降低了電路直流輸入電壓。通過對(duì)該電路的工作模態(tài)的分析，提出了相對(duì)應(yīng)的PWM控制方法。然后從優(yōu)化電