一种新型的单相双

Buck 光伏逆变器方

案

摘要：为了提高光伏并网逆变器的效率，本文以无 变压器式的光伏并网逆
变器为研究对象，研究其产生漏电流的原因，改进逆变器原有的拓扑结构，提
出了一种新型的单相双

Buck 逆变器方案，该方案中的逆变器是一种改进型的三

电平逆变器，适合中高压大功率场合，具有减少了输出电压的谐波等特点。本文
对于逆变器控制策略，提出了电压电流的双闭环控制策略，最后设置具体参数，
进行波形仿真，验证控制策略的正确性。
　　

1.引言

　　太阳能作为一种无污染的能源，有关其利用的研究一直是人们研究的热点。
为了提高太阳能的电能转化效率，光伏并网逆变器的研究是光伏利用的重点。对
于光伏并网逆变器，其拓扑结构按照变压器可以分为：
　　高频变压器型，工频变压器型和无变压器型。高频变压器体积小，重量轻，
效率高，但是控制较为复杂；工频变压器体积大，重量重，结构简单；为了能
够提高光伏并网系统的效率和降低成本，在没有特殊要求的时候可以采用无变
压器型的拓扑结构。但是，由于没有变压器，输入输出没有电气隔离，光伏模块
的串并联构成的光伏阵列对地的寄生电容变大，而且该电容受外界环境影响较
大，由此产生的共模电流将会很大，对于漏电流的研究，现已有多种解决方案：
当全桥逆变器采用单极性调制方式时，存在一开关频率脉动的共模电压，而采
用双极性调制方式时，共模电压不变，其幅度等于母线电压的一半；在半桥逆
变器中，对地寄生电容电压亦被输入分压大电容钳位在母线电压的一半，基本
保持不变。这些都是基于桥式电路解决漏电流的方法，近年来出现了一种双
Buck 逆变器结构，这种逆变器具有无桥臂直通，体二极管不工作，双极性工作
等突出特点，因而应用广泛。本文提出一种新型的三电平双

Buck 逆变器的方案，

并置定相应的控制策略实现最大功率点的跟踪和并网控制。
　　

2.三电平双 Buck 逆变器的总体方案

　　如图

1 所示，为双 Buck 逆变器的电路拓扑结构图，双 Buck 逆变器采用的

是半周期工作模式，当输出电流在正半周时，功率管

  S1、续流二极管 D1、滤波

电感

  L1 和滤波电容 Cf 共同构成了 Buck1 电路。当输出电流为负半周时，功率管

S2、续流二极管 D2、滤波电感 L2 和滤波电容 Cf 共同组成 Buck2 电路，两条
Buck 电路不同时工作。相比于传统的桥式逆变电路，电路无桥臂直通的可能，
体二极管也不用参与工作过程。但是，这种情况下，功率管

S1 和 S2 在工作的半

个周期内所承受的电压时直流母线电压

Ud 的两倍。由于其桥臂本身输出的电压

波形依然是双极性的，所以其谐波含量依旧很大。

　　

　　通过在双
Buck 逆变器拓
扑结构上进行优
化，用两个功率
管和快恢复型二
极管的组合开关