- 頭條有效減小光伏逆變器系統漏電流的新型調制方案2019-08-22 作者：王寶誠、郭小強 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語燕山大學電氣工程學院的研究人員王寶誠、郭小強等，在2018年第24期《電工技術學報》上撰文（原標題為“阻抗源四橋臂光伏逆變器共模特性研究”），以無變壓器型Z源四橋臂光伏逆變器為研究對象，對系統共模特性進行分析。首先建立無變壓器型Z源四橋臂光伏逆變器系統共模模型，分析不同開關狀態下共模電壓特性及系統共模漏電流的影響因素，在此基礎上提出一種新型調制方案，該方案不僅具有升壓功能，并且共模電壓保持恒定，從而有效減小了系統漏電流。最后搭建實驗平臺，控制采用DSP TMS320F28335和賽靈思FPGA XC3S400控制電路實現，對提出的方案進行了實驗驗證，實驗結果證明了提出方案的有效性。
由于小體積、低成本和高效率等優點，無變壓器型光伏逆變器被國內外學者廣泛關注。然而，由于缺乏電氣隔離，其光伏電池板、地以及電網之間形成共模回路，從而引發漏電流。
為了消除漏電流，國內外學者對無變壓器型光伏系統開展了研究，提出了H5、H6、Heric等新型單相拓撲，有效地抑制了系統漏電流。然而，眾所周知，單相變換器存在瞬時功率二倍頻脈動的現象。因此在直流側通常引入大容量電解電容，導致系統可靠性降低，成本和體積增加。
三相系統不存在上述問題，針對三相光伏系統，文獻[14]提出通過改變調制策略的方法消除漏電流，由于調制策略只采用了8個矢量中的3個矢量，直流電壓利用率低。值得注意的是，實際應用中光伏陣列輸出直流電壓較低，通常前級需要安裝升壓電路，而上述研究中未考慮Boost前級升壓電路的影響。
文獻[16]采用三相Z源光伏逆變器，無需前級Boost升壓電路，實現了單級功率變換。此外，和傳統光伏逆變器相比，Z源光伏逆變器不僅能實現升降壓功能，并且能夠有效避免橋臂直通風險，無需加入死區，避免了死區時間導致的低頻諧波等問題。
文獻[19]針對傳統Z源三橋臂光伏逆變器漏電流抑制問題進行研究，為了實現系統共模電壓恒定，只能采用6個有源矢量中的3個，導致系統工作范圍受到限制，開關應力較高。因此，Z源光伏逆變器系統漏電流抑制問題有待進一步研究。
實際應用中，通過增加輔助開關的方式是系統漏電流抑制的有效途徑，比如在傳統H4橋式電路基礎上增加輔助開關構成H5、H6、Heric等。
受該思路的啟發，本文在傳統Z源三橋臂逆變器的基礎上增加兩個輔助開關，從而構成三相Z源四橋臂變換器拓撲，進一步地，建立了系統共模模型，在此基礎上分析了系統的共模特性，并提出一種新穎的調制策略，有效抑制了系統漏電流，最后在硬件平臺上對該方案進行了實驗驗證。
圖7 本文提出的調制策略
結論
本文通過對無變壓器型Z源四橋臂光伏逆變器的共模特性分析和研究，得出以下結論：傳統方案無法有效抑制漏電流，隨著直通占空比的增加，系統漏電流增大。本文提出方案受直通占空比變化影響很小，系統工作過程中寄生電容電壓基本恒定，從而有效抑制系統漏電流。
