新型非隔离光伏并网逆变器的研究

   摘 要：本文研究了一种新型非隔离并网逆变器，详细分析此拓扑结构的工作原理，在此
基础上，建立了考虑寄生参数的共模漏电流模型。比较分析了

H6 桥和新型非隔离并网逆变

器的漏电流大小、开关损耗、稳定性及效率。理论计算和仿真结果表明新型非隔离并网逆变器
的性能优于

H6 桥逆变器。 

　　关键词：逆变器；漏电流；共模电压；开关损耗

 

　　早期的并网逆变器系统输出端一般安装工频隔离变压器，实现电压调整和电气隔离，
以保证系统安全可靠运行。然而，工频隔离变压器体积庞大，成本高，损耗大，影响系统整
机效率。若采用高频变压器实现

PV 和电网的电气隔离，可降低系统体积、质量和成本，但

系统效率并没有明显改善，因此，非隔离光伏并网逆变器系统成为目前研究的热点，它具
有效率高、体积小、质量轻和成本低等优点，但变压器的消除使得

PV 和电网之间有了电气

连接，漏电流可能会大幅增加，带来传导和辐射干扰，增加进网电流谐波以及损耗，甚至
危及设备和人员安全。因此共模电流的消除成为了非隔离式并网逆变器得以普及而必须跨越
的障碍。

 

　　针对上述问题，本文研究了一种非隔离单相光伏并网逆变器，相对于文献提到的拓扑
此拓扑结构不但有效的解决漏电流问题，且具有通态损耗小、效率高、稳定性强等优点。

 

　　

1 新型逆变器的工作原理 

　　

1.1 新型非隔离并网逆变器 

　　对于一个光伏逆变器而言，要想做到高效率和高稳定性，必须满足以下几个要求：其
一，为了提高系统的稳定性，逆变器必须避免直通问题；其二，为保证输出电流波形不发
生畸变，在不导致管子损坏的情况下，应避免设死区时间；其三，共模漏电流要小；最后
在保证系统安全的情况下，尽量使用性能好的

MOS 管来提高系统的效率。文献提出的这种

新型拓扑结构均满足上述要求，下面我将针对这种新型的拓扑做详细的分析和介绍。

 

　　图

1 为新型非隔离并网逆变器的结构图，它由六个开关管（ S1～S6）、六个二极管

（

D1～D6）和两个独立的耦合电感 L1 和 L2 所构成。二极管 D1～D4 分别用于钳位 S1～

S44 个开关管的压降。S5、D5 和 S6、D6 则是用来提供续流通道，使得续流阶段直流侧与电网
断开，抑制共模电压的变化。

 

　　正半周期，开关管

S1、S3 的驱动信号以开关频率高频动作，S5 则工作在工频开关状态，

而

S2、S4、S6 的驱动信号一直处于低电平不工作状态。负半周工作方式与之类似。具体工作

方式如下：

 

　　

1）工作模态 1，功率处理模态，进网电流为正半周，开关管 S1、S3 导通，其余开关管

关断。

 

　　

2）工作模态 2，续流模态，进网电流正半周，开关管 S5 导通，二极管 D5 导通，其余

开关管关断。

 

　　

3）工作模态 3，功率处理模态，进网电流负半周，开关管 S2、S4 导通，其余开关管关

断。

 

　　

4）工作模态 3，续流模态，进网电流负半周，开关管 S6 导通，二极管 D6 导通，其余

开关管关断。

 

　　通过上述分析可知，功率传输模态，进网电流只流过两个开关管，故器件导通损耗小
由于不存在直通问题，在

PWM 输出瞬间或电网过零点瞬间不需要设死区时间，避免了输

出波形畸变。

 

　　共模分析模型如图

2 所示，以电池板负端 N 为参考点，在电网正半周，输出点 1 和 3

对

N 点的电位是由开关管 S1 和 S3 所控制的，当上管 S1 导通时，1 点对 N 点的电位即为直