无变压器光伏并网发电逆变器文献综述

单相无变压器光伏逆变器文献综述摘要 无变压器光伏并网逆变器各种拓扑相继被提出，与传统光伏并网逆变器相比 ,无变压器光伏逆变器具有更高的效率 ,更小的体积和重量等优点。但是，单相无变压器光伏逆变器在解决了传统光伏逆变器的一些缺点后， 又引出了一些新的问题， 比如具有共模漏电流，谐波的存在，电网存在直流分量等。 本文总结了近两年的文献，对研究热点进行了总结，并提出了一些看法。关键字 单相无变压器光伏逆变器 共模漏电流 谐波1 引言在追求低碳生活的今天， 太阳能作为一种清洁的可再生能源， 越来越受到世界各国的重视。 太阳能光伏并网发电是太阳能光伏利用的主要发展趋势 , 必将得到快速的发展。 在并网型光伏发电系统中 ,逆变器是系统中最末一级变换装置 ,其效率的高低、 可靠性的好坏将直接影响整个系统的性能。随着光伏并网技术的不断进步， 具有体积小、效率高、 成本低等诸多优点的无变压器非隔离型并网逆变器受到越来越多的关注， 将是未来并网逆变器的发展方向。 但是无变压器光伏逆变器的应用也带来了一些问题，随着隔离变压器的去除，电网侧与直流侧没有了电气隔离， 直流侧与网侧有了直接的电气连接， 以及太阳能电池阵列与大地之间存在寄生电容，会使系统产生漏电流，是无变压器光伏逆变器中存在的最严重的问题；此外，网侧谐波的抑制、器件的开关与导通损耗的减少、无功功率的控制、 共模电压波动的抑制、 输入电网的直流分量的消除、 系统的稳定性与可靠性的提高等是急需解决的问题。2.单相无变压器光伏逆变器的研究热点归纳2.1 共模漏电流的抑制光伏逆变器去掉变压器使得电网和太阳能电池板之间存在直接的电气连接， 以及光伏板与大地之间的杂散电容的存在， 提供了共模漏电流产生所需的导电回路。 共模漏电流一方面会降低系统的发电质量和转换效率，带来严重的电磁干扰问题； 另一方面会增加安全隐患。 因此， 如何抑制和消除共模漏电流是无变压器光伏并网逆变器必须解决的问题。目前对共模漏电流抑制的研究主要集中在三个方面优化逆变器电路结构、 提出新的控制策略、 新型电力电子器件在逆变器中的应用。对现有的 H5， H6， HERIC 等电路拓扑的改进与新的控制策略相结合去抑制或消除漏电流是现在学者们研究的热点。新型电力电子器件， 如超级结 MOSFET 、 薄膜电容， 在逆变器中的应用， 在一定程度上抑制了漏电流，还可以减少逆变器的损耗，提高逆变器的效率，增加系统的稳定性。2.2 网侧谐波的抑制谐波的存在会污染电网，影响电能质量， 对电网与设备的安全运行产生威胁。所以网侧谐波的抑制成为研究的热点， 目前对谐波问题的解决方法主要可以分为两类 预防法与补救法。一是通过对电路的优化与控制策略的改进，在源头上对谐波的产生进行抑制；二是对已产生的谐波进行吸收， 来避免谐波进入电网。2.3 死区时间的消除由于传统的电力电子器件存在反向回复问题，比如 IGBT 、 MSOFET 等，导致逆变器电路中必须添加死区时间以保证系统的安全运行。 死区时间的存在必然会导致网侧电流畸变， 影响电能质量， 所以死区时间的抑制与消除是研究的一个方向。目前对死区时间消除的解决方法主要集中在以下两个方面 一、提出新的电路拓扑， 在电路结构上进行优化， 进而消除死区时间，二、 新型电力电子器件在无变压器光伏逆变器中的应用。对逆变器电路的进行合适的改进与优化，比如文献 [23] 中，提出了一种非对称桥臂结构，在高频门极脉冲下不需要死区时间， 同时可以避免误导通，并且可以消除电路的死区时间。新型电力电子器件应用，比如超级结MOSFET 的应用，可以改善传统 MOSFET的反向恢复时间， 从而消除死区时间， 减小网侧电流畸变。2.4 其他几种研究热点无功功率的控制， 共模电压的稳定，最大功率点跟踪（ MPPT）也是最近研究的热点， 学者们通过改进电路拓扑，提出新的控制策略来改善这些问题， 进而提高逆变器的转化效率，提高了系统的可靠性与稳定性。3.结语单相无变压器光伏逆变器运用的越来越广泛，其具有体积小、效率高、成本低等诸多优点，但是还有一些缺点需要解决。很多的电路拓扑，控制策略的优化， 新器件的应用被提出来去解决漏电流问题， 提高转化效率，抑制网侧谐波，调节无功功率，抑制共模电压的波动， 提高系统的稳定性与可靠性。随着技术越来越成熟， 新器件的不断发展， 功率器件的组合、模块集成以及新型电力电子器件的应用会是以后解决上述问题的研究方向。然而一些新拓扑的提出， 虽然在一定程度上解决了某一个问题， 但是会引出一些新的问题。 比如一些新拓扑的提出会增加一些开关元件构造辅助电路解决问题， 这就导致开关损耗与导通损耗会增加， 影响整个系统的转化效率， 以及器件的增加会引起谐波问题。此外，网侧直流分量的抑制， 在最近的文献中涉及的较少，很少被提到， 但也是无隔离光伏逆变器急需解决的问题。参考文献[1] Yong-Won Cho, Woo-Jun Cha, Jung-Min Kwon, Bong-Hwan K won1, “ Improved single-phase transformerless inverter with high power density and high efficiency for grid- connected photovoltaic systems ” , IET Renewable Power Generation , vol.10 , no. 2, pp. 166 – 174, Feb .2016. 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