具有共模漏電流抑制能力的單相無變壓器型光伏逆變技術研究.pdf

1、近年來，全球環(huán)境污染與能源短缺等問題不斷加劇，世界各國紛紛從戰(zhàn)略的角度加強扶持清潔可再生能源的發(fā)展。太陽能光伏發(fā)電因其資源豐富、清潔高效的特點而受到了廣泛的關注。隨著光伏發(fā)電行業(yè)相關技術的深入發(fā)展，光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本不斷降低，全球的光伏裝機總量持續(xù)攀升。光伏發(fā)電技術的應用也已經進入了由政策驅動逐漸向市場驅動的過渡階段。但是，光伏發(fā)電系統(tǒng)前期投入高，成本回收周期長，因此如何進一步地降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)的發(fā)電效率及其可靠性，進而縮短投資回

2、收周期成為了光伏發(fā)電行業(yè)最為關注的問題。在戶用型分布式光伏并網發(fā)電系統(tǒng)中，無變壓器型逆變器因成本低、電能轉換效率高的優(yōu)點而倍受用戶以及光伏系統(tǒng)集成商的青睞。但是，在無變壓器型系統(tǒng)中，并網逆變器與光伏電池板的寄生電容以及電網會構成共模回路，若并網系統(tǒng)的共模電壓存在高頻脈動，則會在回路中產生不可忽視的共模漏電流，導致并網逆變系統(tǒng)無法滿足并網標準中關于共模漏電流限值的規(guī)定。
　　本文圍繞無變壓器型光伏并網系統(tǒng)中的共模漏電流問題展開研究。

3、文章分析了無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撲結構:基于對稱電感配置的電路結構和基于非對稱電感配置的電路結構。繼而從這兩種電路結構分別出發(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電路推導得到了基于對稱電感配置結構的混合全橋電路。通過對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論。在此基礎

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PWM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稱、開關動作不同步等電路非理想因素對電路的共模特性造成的影響，并給出了工程化時的共模特性優(yōu)化方法。對比了混合全橋電路結構與其他對稱電感配置電路的電路特性，強調了混合全橋電路的工業(yè)應用價值。并搭建了3kW的實驗測試平臺，驗證了混合全橋結構的正確性。
　　其次，論文分析了電路中的寄生參數以及參數差異性對基于對稱電感結構的

5、無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)寄生參數相關的共模諧振電路模型，得到高頻共模電壓擾動與電路寄生參數之間的關系?；谏鲜龇治觯岢隽诉M一步消除系統(tǒng)高頻共模漏電流的共模電壓箝位結構，并且將該結構運用于已有的全橋型對稱電感配置電路進行優(yōu)化，有效降低了已有拓撲方案中的共模電壓的高頻擾動，減小了電路寄生參數對

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，驗證了共模電壓箝位結構的有效性。
　　再次，提出了一種基于非對稱電感配置結構的帶有飛跨電容結構的多電平電路。該電路由飛跨電容三電平Buck結構與工頻換相結構組合而成，不僅繼承了多電平電路轉換效率高、濾波電感小的優(yōu)點，而且保留了工頻換相結構對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。通過對該電路的工作模態(tài)的分析，提出了相對應的PWM控制方法。然后從優(yōu)化電