【經(jīng)典】一種基于MOSFET的H_6橋非隔離光伏并網(wǎng)逆變器

光伏逆變器

寄生電容為太陽能電池板對(duì)大地的分布電容，取決定于電池板面積、空氣濕度和安裝方式等因素。傳統(tǒng)的晶硅電池對(duì)地分布電容為 50 ～ 150 nF /kW，但對(duì)于低成本和更適合光伏建筑一體化的薄膜電池，其對(duì)地分布電容上升到 1 μF /kW。

單極性調(diào)制的 H4 橋因其效率高、電流紋波小等優(yōu)點(diǎn)普遍用于光伏逆變器中，但是它也產(chǎn)生了高頻脈動(dòng)的共模電壓（ 其值為直流電壓） ［1］，因此不能用于非隔離光伏并網(wǎng)逆變器。目前，各國(guó)研究學(xué)者為抑制共模電流，其主要思路是在逆變電路中構(gòu)造新的續(xù)流回路，使得續(xù)流階段太陽能電池輸出端與電網(wǎng)脫離。

目前比較成熟的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有 FB-DCBP 拓?fù)洌?］、HEＲIC 拓?fù)洌?］、H5 拓?fù)洌?］ 等。其中德國(guó) SMA 公司專利 H5 逆變器拓?fù)洌骷?、成本低，但由于有兩個(gè)開關(guān)管的反并聯(lián)二極管用于續(xù)流通道，容易出現(xiàn)器件損壞或者EMI問題，這極大地限制了H5 橋的效率。

文中在研究了以上拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，分析了一種新型的 H6 橋結(jié)構(gòu)［5］，其具有更低的漏電流，更小的輸出電流失真，不需要前端的分裂電容，且在橋臂中點(diǎn)間形成續(xù)流回路，電流不經(jīng)過開關(guān)管本身的反并聯(lián)二極管，可以獲得更高效率。文中設(shè)計(jì)了 1 kW 樣機(jī)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明此拓?fù)淇梢院芎玫貙?shí)現(xiàn)共模電流 的 抑 制，更好應(yīng)用于非隔離光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中。

1 新型變換器共模電流分析

1． 1 H6 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) H6 拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)如圖 1 所 示，它 包 括 6 個(gè) MOSFET（ S1 ～ S6 ） ，兩個(gè)二極管（ D1，D2 ） 和兩個(gè)作為低通濾波器的分離電感組成。此拓?fù)溆幸韵聝?yōu)點(diǎn)： 高效率，寬負(fù)載范圍，低漏電流，相對(duì)于全橋單極性 PWM 調(diào)制來說有較小的輸出電感，因?yàn)椴淮嬖谕瑯虮蹖?dǎo)通的情況，不需要設(shè)置死區(qū)，因此有更低的輸出電流失真度。此拓?fù)涞恼{(diào)制方式是： S1 ～ S4 為高頻調(diào)制，S5， S6 為低頻調(diào)制。如果正弦控制電壓 Vcontrol 大于調(diào)制載波 Vcarrier，則 S1，S4 導(dǎo)通，否則 S2，S3 導(dǎo)通; 如果 Vcontrol 大于 0，則 S5 導(dǎo)通，否則 S6 導(dǎo)通。