单相光伏并网逆变器直流注入问题的成因和抑制

    摘 要：针对平移型的直流注入问题，提出了通过一个直流分量积分补偿环节来抑制逆变
器控制算法中偏移型直流分量，该直流抑制算法无需增加外围硬件电路，且只占用很少的
控制芯片资源。针对非线性直流注入问题，做出了定量分析，为测量元器件非线性度指标的
选择提供了的参考价值。最后将上述直流抑制算法应用于无差拍并网控制中，并在
Matlab/Simulink 进行了仿真分析，结果验证了理论分析和算法的正确性。 
　　关键词：

 单相光伏并网； 直流注入抑制； 积分补偿； 无差拍控制； 并网逆变器 

　　

0 引 言 

　　严峻的能源形势和生态环境的压力要求各国大力开发利用可持续的清洁能源。太阳能在
众多利用形式中具有环保清洁、蕴藏丰富、分布广等优势，已经成为当前世界上可再生能源
的重要组成部分

[1]。世界各国纷纷投资研发，大力拓展光伏发电市场，促进了光伏并网发

电并网技术的进一步提高，使其成为当前最具发展前景的新能源技术之一。基于中国光伏产
业发展的需要，中国光伏产业发展

“十二五”目标已进行新的调整，从之前公布的光伏发电

装机容量

21 GW，扩大到 35 GW。国家还将出台对光伏产业在上网、补贴等方面的支持政策。

光伏发电将成为未来的替代能源之一，建设大规模的并网光伏系统是必然的选择。

 

　　非隔离型的光伏并网逆变器由于其省去了工频变压器而具有重量轻、效率高、体积小、成
本低等优势，成为光伏并网逆变器发展的主流方向。由于没有低频或者高频的隔离变压器，
非隔离型的光伏并网逆变器关键性技术之一是并网直流电流的抑制

[2?3]。并网逆变器控制

电路中测量元器件存在零点漂移、器件本身的非线性特性，开关管本身及驱动电路不一致等
问题，造成了逆变器输出电流中产生直流分量。电力系统不允许将有较大输出直流分量的逆
变器连接到电网上，因为注入电网直流分量会使变电站变压器工作点偏移，导致变压器饱
和；增加电网电缆的腐蚀；导致较高的初级电流峰值，可能烧毁输入保险，引起断电；甚
至可能增加谐波分量

[4?5]。IEEE Std 929?2000 中规定光伏系统并网电流中直流分量必须小

于系统额定电流的

0.5%。因此，研究光伏并网直流注入问题具有重要的现实意义。 

　　本文主要详细分析了单相光伏并网系统产生直流分量注入的原因，针对偏移型直流注
入提出一种通过积分补偿环节有效抑制并网直流注入的算法，并将其应用到无差拍电流控
制逆变器中，实现了对并网偏移型直流分量进行抑制。针对非线性直流注入问题，定量的分
析了测量元器件的非线性对并网电流直流分量注入的影响，为选择测量元器件非线性参数
的考虑提供了参考。

 

　　

1 非线性直流分量产生的原因及抑制方法 

　　

1.1 非线性直流分量产生的原因 

　　光伏并网算法的完成需要实时采样并网电流、电网电压等正弦量，然而采样所用到的霍
尔电流电压互感器、后级的模拟放大电路都存在一定的非线性特性，输出与输入信号之间的
关系不是一条具有固定斜率的直线。对于输入的正弦波形，输入信号幅度不同时，放大倍数
会不同，这将导致所测量的正弦波形发生畸变，产生直流分量。

 

　　图

1 为针对元器件非线性直流注入的原理分析，图 1（a）中曲线 2 为某测量电路所用

放大器的理想特性曲线，由于其存在非线性特性，实际的特性曲线为图

1（a）中曲线 1，

对于不同幅值的输入信号放大倍数也不同。若需要采样的波形如图

1（b），图 1（c）中曲

线

2 与曲线 1 分别表示为理想输出波形与考虑器件非线性之后的实际输出波形，测量元器