[发明专利]一种H6单相非隔离光伏并网逆变器及其调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子功率变换技术领域，特别涉及一种H6单相非隔离光伏并网逆变器及一种H6单相非隔离光伏并网逆变器的调制方法。

背景技术

以太阳能作为输入的分布式发电系统中，并网逆变器具有把直流电转换成符合市电要求的交流电并接入电网的功能。传统并网系统中常采用输出变压器的隔离型并网逆变器，在电网和直流侧之间产生电气隔离，保证人身安全，同时也可以提供电压匹配和并网电流直流分量抑制，但工频变压器增加了体积、重量和成本，而高频变压器又使控制复杂化，降低了效率。非隔离型并网逆变器以其效率高、体积小、成本低的优势，在中小功率发电领域已成为并网逆变器应用的主流。

但是，非隔离型并网逆变器因为没有变压器，也就没有变压器的电气隔离功能，从而带来新的问题，即漏电流问题。漏电流本质为共模电流，如图1所示，其产生原因是直流电源和大地之间存在寄生电容，形成由寄生电容、直流电源和交流滤波器以及电网阻抗形成共模电流回路1’。共模电压U_cm的变化会在寄生电容上产生较大的共模电流i_cm。因为对地漏电流即共模电流的存在，会降低系统效率，损害输出电能质量，增大系统电磁干扰，对人身造成威胁，形成安全隐患。而且，对地漏电流太大还会造成交流滤波器的饱和，降低滤波效果，同时也可能造成并网逆变器的损坏。因此，对非隔离型即无变压器型并网逆变器，德国VDE-0126-1-1中规定其对地漏电流峰值应小于300mA。若超过此规定范围，漏电流监控单元应在0.3s内将并网逆变器与电网脱离。

为抵制非隔离型并网逆变器的漏电流，应尽量使共模电压U_cm变化比较小。如图1所示，若能保证共模电压U_cm为一定值，则能够基本上消除共模电流i_cm，即功率器件采用PWM控制使得逆变器输出两端分别对直流电源负极端的电压之和为常量，也就是说a点和b点对n点的电压之和满足：U_cm=(U_an+U_bn)/2=常量，即可消除漏电流i_cm的危害。

对于普通全桥并网逆变器，如图2所示，在采用双极性SPWM调制方式时，这种方法具有非常好的共模特性，但却具有相对低的变换效率和较差的并网电流质量。在采用单极性SPWM调制方式时，具有并网电流脉动量小，易于滤波等优点，但却同时产生了高频脉动的共模电压，具有恶劣的共模特性，使其在非隔离型全桥并网逆变器中直接应用受到限制。相关技术中，漏电流的大小与并网逆变器的拓扑结构和调制方法有关，不同的拓扑结构和调制方法对漏电流的影响很大。在普通全桥拓扑的基础上构造新的续流回路，可产生一系列新的拓扑结构，以保证在整个工作过程中共模电压为常量，消除漏电流的危害。因此，研究非隔离型并网逆变器的目的之一就是如何构造新的续流回路，以使逆变器同时具有高的并网电流质量和好的共模特性。

基于此，相关技术中提出的H5拓扑是在并网逆变器的直流侧加入一支高频开关管，可实现续流阶段直流侧与电网脱离，保证共模电压为常量，如图3所示。HERIC拓扑是在并网逆变器的交流侧引入一个双向可控开关组，构造新的续流回路，可消除漏电流的危害，如图4所示。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述存在的技术缺陷。

为此，本发明的一个目的在于提出一种H6单相非隔离光伏并网逆变器，能够消除漏电流的危害，并其调制方法具有三电平调制的效果，可大大减小滤波器的体积，另外，只有两个开关管高频工作，其余四个开关管工作频率减半，从而在降低输出并网电流的总谐波失真的同时提高工作效率。

本发明的另一个目的在于提出一种H6单相非隔离光伏并网逆变器的调制方法。