袁穎,，馬海嘯

　　（南京郵電大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院,江蘇 南京 210046）

       摘要：針對(duì)已有的無(wú)變壓器光伏逆變器存在共模電壓威脅人身安全的問(wèn)題,，在非隔離光伏逆變器（Highly Efficient Reliable Inverter Concept,，HERIC）拓?fù)?/a>的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的箝位型HERIC拓?fù)?。箝位型HERIC拓?fù)涫窃谀孀兤髦绷鬏斎腚娙莸闹悬c(diǎn)加入了另一個(gè)開(kāi)關(guān)管,，使整個(gè)工作過(guò)程中共模電壓保持不變。通過(guò)仿真發(fā)現(xiàn)這一理論是可行的,。然后分別搭建HERIC逆變電路和箝位型HERIC逆變電路,，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證了仿真結(jié)果，證明了箝位型HERIC拓?fù)涞挠行院偷吐╇娏魈匦浴?/p>

　　關(guān)鍵詞：光伏逆變器,；非隔離,；拓?fù)洌还材ｋ妷?；箝?/p>

　　中圖分類號(hào)：TM464文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI： 10.19358/j.issn.1674-7720.2017.01.011

　　引用格式：袁穎,，馬海嘯.一種新型Heric光伏逆變器漏電流抑制技術(shù)研究［J］.微型機(jī)與應(yīng)用，2017,36（1）：35-37,43.

0引言

　　圖1HERIC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨著新能源的興起,，太陽(yáng)能已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,，這其中包括光伏發(fā)電。傳統(tǒng)的光伏并網(wǎng)逆變器都是采用變壓器來(lái)進(jìn)行電隔離的,，以此保障人身安全,。但是，這也存在變壓器的使用大大降低了系統(tǒng)效率的缺點(diǎn),。近幾年來(lái)人們提出了多種無(wú)變壓器光伏逆變器拓?fù)?，這其中包括 HERIC拓?fù)?如圖1)，該拓?fù)涫窃贖橋的橋臂兩端加上兩個(gè)反向的開(kāi)關(guān)管進(jìn)行續(xù)流,，以達(dá)到續(xù)流階段電網(wǎng)與光伏電池隔離的目的,，這一創(chuàng)新具有極大的意義［14］。雖然較之前的變壓器其效率有很大提升,，但該拓?fù)涞墓材ｋ妷哼€是存在的,，對(duì)人身安全還是有很大威脅。因此本文在HERIC拓?fù)渖线M(jìn)行改進(jìn),，在其續(xù)流通道的中點(diǎn)接一開(kāi)關(guān)管在直流輸入電容的中點(diǎn),，以達(dá)到箝位的目的，使得整個(gè)工作過(guò)程中共模電壓保持不變,。

1新型HERIC拓?fù)湓斫榻B

　　1.1控制方法

　　新型HERIC拓?fù)淙鐖D2所示,。

　　圖2新型Heric拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)序圖如圖3所示。ugs1～ugs7 分別對(duì)應(yīng)S1～S7開(kāi)關(guān)管的控制信號(hào),。其采用PWM控制方法［58］,。三角波進(jìn)行上下平移。上三角載波vc1與調(diào)制波vr（正弦波）交截產(chǎn)生控制波形ugs1和ugs4,，下三角載波vc2與調(diào)制波vr交截產(chǎn)生控制波形ugs2和ugs4,。ugs1和ugs2取或非得到ugs5、ugs6,、ugs7,。

　　1.2工作原理

　　該拓?fù)涞墓ぷ鬟^(guò)程有4個(gè)模態(tài)［9］，如圖4所示。

　?。?）模態(tài)1,，正半周期，如圖4(a)所示,，開(kāi)關(guān)管S1,、S4導(dǎo)通， 其余關(guān)斷,。電流從正極出發(fā),，經(jīng)過(guò)S1、Lf1,、R,、Lf2、S4,，最后流回電源負(fù)極,。該過(guò)程中uAN=VPV，uBN= 0,，故共模電壓ucm=(uAN+uBN)/2=0.5 VPV,。

　　（2）模態(tài)2,，正半周續(xù)流階段,，如圖4(b)所示， S5,、S6和S7導(dǎo)通,，其余關(guān)斷。由于電感存在電流續(xù)流,，依次流經(jīng)Lf1,、R、Lf2,、S6,、S5，該過(guò)程中太陽(yáng)能電池與電網(wǎng)隔離,。當(dāng)Q點(diǎn)電位高于輸入電容中點(diǎn)電位時(shí),，二極管D1承受正向電壓導(dǎo)通，Q點(diǎn)電位被箝位至輸入電壓的一半,。當(dāng)Q點(diǎn)電位低于輸入電容中點(diǎn)電位時(shí),，開(kāi)關(guān)管S7的導(dǎo)通使Q點(diǎn)電位被箝位至輸入電壓的一半。整個(gè)續(xù)流階段,，uAN=0.5 VPV,，uBN=0.5 VPV，故共模電壓ucm=0.5 VPV。

　?。?）模態(tài)3,，負(fù)半周期，如圖4(c)所示,，開(kāi)關(guān)管S2,、S3導(dǎo)通,，其余關(guān)斷,。電流從正端流出經(jīng)過(guò)S3、Lf2,、R,、Lf1、S2,。該過(guò)程中uAN=0,，uBN=VPV，故共模電壓ucm=0.5 VPV,。

　?。?）模態(tài)4，負(fù)半周續(xù)流階段,，如圖4(d)所示,，開(kāi)關(guān)管S5、S6和S7導(dǎo)通,，其余關(guān)斷,。電流經(jīng)過(guò)Lf2、R,、Lf1,、S5和S6。原理同模態(tài)2,。整個(gè)階段uAN=0.5 VPV,，uBN=0.5 VPV，故共模電壓ucm=0.5 VPV,。

　　經(jīng)過(guò)分析可知,，整個(gè)工作過(guò)程中共模電壓保持不變，故不會(huì)產(chǎn)生共模漏電流,。

2仿真結(jié)果

　　通過(guò)saber仿真軟件仿真的S1～S7開(kāi)關(guān)管的控制信號(hào)波形如圖5所示,。其中ugs1,4是S1和S4兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的的控制信號(hào)，ugs2,3是S2和S3的控制信號(hào),，ugs5,6,7是S5,、S6、S7的控制信號(hào)。仿真輸出的電壓波形如圖6所示,，為幅值在220 V左右的正弦波,。

　　圖7為共模電壓分析圖，uAN,、uBN是橋臂中點(diǎn)A,、B對(duì)負(fù)端N的電壓，共模電壓ucm=(uAN+uBN)/2,，uo為逆變器輸出電壓,，通過(guò)計(jì)算得知共模電壓ucm維持在180 V左右。

　　從saber仿真軟件得到的仿真波形來(lái)看,，實(shí)驗(yàn)設(shè)想是可行的,，通過(guò)波形數(shù)值分析可知，是能夠保證整個(gè)工作過(guò)程中共模電壓保持不變的,。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的正確性,，現(xiàn)分別搭建HERIC逆變電路和箝位型Heric逆變電路，并在相同功率下比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果,。實(shí)驗(yàn)樣機(jī)參數(shù)如表1所示［1011］,。圖8、圖9分別是HERIC逆變電路和箝位型HERIC逆變電路的實(shí)驗(yàn)波形,。Icm為漏電流,，通過(guò)示波器對(duì)漏電流Icm進(jìn)行頻譜分析（FFT）。

　　通過(guò)比較圖8(a)和圖9(a)的波形可知,，箝位型HERIC逆變器拓?fù)涞墓材ｋ妷狠^HERIC逆變器拓?fù)涞玫胶芎每刂?，波形更加平穩(wěn)，共模電壓始終維持在直流輸入電壓的1/2左右,。比較圖8(b)和圖9(b),， FFT分析結(jié)果顯示，HERIC拓?fù)涞穆╇娏鞔笮? mA,，而箝位型HERIC拓?fù)渲挥?.5 mA,。

4結(jié)論

　　本文提出的新型箝位型HERIC逆變器拓?fù)湓谡麄€(gè)周期可產(chǎn)生恒定的共模電壓，且比HERIC拓?fù)渚哂懈玫墓材ｋ妷阂种谱饔?，降低了漏電流?/p>

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