一種新型單相非隔離型光伏并網逆變器研究

當V2，V5關斷時，V1’，VD2續流。此時利用關斷的V2，V4的結電容實現均壓，A點對直流地電壓為0．5Udc。同樣，利用關斷的V3，V5的結電容實現均壓，B點對直流地電壓也為0．5Udc。此階段，uCM=0．5(0．5Udc+0．5Udc)=0．5Udc。
電網電壓負半周期的共模電壓分析與正半周期類似，其值也是0．5Udc。漏電流可表示為：icm=Cpvducm／dt。可知，ucm在整個周期都保持不變，則其漏電流為零，因此，該拓撲能夠抑制漏電流的產生。

3 并網控制方法
為實現逆變并網，采用如圖4所示的控制策略，在此重點研究PR控制算法。PI控制器在電網基波頻率處的增益為有限值，系統存在穩態跟蹤誤差。PR控制器的傳遞函數DPR(s)=kp+2krs／(s2+ω02)。PR控制器在基波頻率處的增益為：

可見，PR控制器在基波頻率處的增益趨近于無窮大，可實現對某一固定頻率正弦指令信號的無靜差跟蹤控制。而逆變器并網運行時，要求控制逆變器的輸出電流與電網電壓頻率和相位一致，以實現單位功率因數并網發電。因此，在并網逆變系統中，PR控制器比PI控制器，具有更好的跟蹤效果，更適用于對逆變器并網電流的控制。

實際系統中，由于理想PR控制器難以實現，可采用一種易于實現的準PR控制器，其傳遞函數為：

其中，ω0=314 rad／s，只需適當地選擇3個控制參數kp，kr和ωc。

4 實驗結果
根據上述分析，設計了一臺2 kW的單相光伏并網逆變器實驗樣機。實驗參數為：輸入電壓UPV為200～380 V；升壓后的Udc=400 V；輸出電壓ug=220 V；輸出頻率fac=50 Hz；Boost電感L1=1．2 mH；光伏陣列輸入電容C1=190μF；直流母線電容C2=1 500μF；輸出濾波電感L2=L3= 1 mH；輸出濾波電容C3=4．7μF。此外，核心控制板采用浮點型DSP：TMS320F28335。
通過WT3000功率分析儀測量得到的單相光伏并網逆變器的輸入電壓Upv輸入電流Ipv、并網電壓uac、并網電流iac的波形如圖5a所示。其中，該樣機在功率近似2 kW時效率可達96．822％，且近似單位功率因數運行，具有較好的性能。

圖5b示出iac的總諧波柱狀圖。電流總諧波含量在功率為2 kW時，其值為1．206％，遠優于國際專用標準IEEE Std．2000—929和UL1741對諧波的要求，從而驗證了PR算法的優越性。

5 結論
研究了一種新型兩級式單相非隔離型光伏并網逆變器，該逆變器由前級Boost升壓電路和后級H6橋式拓撲結構組成，有效抑制了漏電流的產生。通過采用跟蹤性能更好的PR控制算法，提高了并網電流的品質。最后通過實驗結果證明了該電路拓撲在消除漏電流的同時，具有優良的入網波形質量和高轉換效率。