级联H桥光伏逆变器漏电流研究

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非隔离型级联H桥逆变器具有输出电压质量高、电能转换效率高、及体积重量小等优势,得到了大量学者与机构的重视。但省去隔离变压器会带来漏电流问题,严重威胁设备与人身安全。因而,本文以级联H桥逆变器为研究对象,研究其漏电流的产生机理及其解决方案,具有一定的理论意义和工程应用价值。论文首先介绍了非隔离型级联H桥逆变器的研究背景、研究意义及其漏电流问题的研究现状,接着介绍级联H桥逆变器的工作原理及其基本调制与控制策略。为抑制系统漏电流,论文分别从调制方法与硬件方案两个方面进行研究。论文重点研究调制方法,建立了级联H桥光伏逆变器并网系统共模等效模型,分别分析对称电感与单电感电路中漏电流的特点及其影响因素。分析表明在对称电感电路中通过优化调制策略可以有效抑制系统漏电流,而在单电感电路中调制手段无法解决漏电流问题。基于上述分析,提出一种改进型载波层叠调制策略(MPDPWM),能够有效地抑制对称电感电路中的系统漏电流。然而MPDPWM会引起各模块输出功率不平衡,为此文章提出一种基于直流电压误差排序的模块间功率平衡策略,以确保系统稳定运行。对于硬件方案,论文分别从拓扑改进与共模滤波器两方面进行研究。对于前者,论文介绍了改进型H4拓扑及其工作原理,并将H6拓扑应用于级联逆变器,但其对漏电流抑制效果不佳。对于后者,论文介绍了共模滤波器原理,并将级联H6拓扑与共模电感相结合,可有效抑制漏电流;最后在总结已有的共模滤波器基础上,探讨了一种可行的新型共模滤波器结构。最后设计搭建了级联H桥逆变器的仿真模型与实验平台,详细介绍了仿真模型与实验平台的参数及其软硬件结构。实验与仿真结果验证了该文理论分析的正确性与所提改进型载波层叠调制策略及功率平衡策略的有效性。
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