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由于小體積、低成本和高效率等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)變壓器型光伏逆變器被國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注。然而，由于缺乏電氣隔離，其光伏電池板、地以及電網(wǎng)之間形成共模回路，從而引發(fā)漏電流。

為了消除漏電流，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)無(wú)變壓器型光伏系統(tǒng)開(kāi)展了研究，提出了H5、H6、Heric等新型單相拓?fù)洌行У匾种屏讼到y(tǒng)漏電流。然而，眾所周知，單相變換器存在瞬時(shí)功率二倍頻脈動(dòng)的現(xiàn)象。因此在直流側(cè)通常引入大容量電解電容，導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性降低，成本和體積增加。

三相系統(tǒng)不存在上述問(wèn)題，針對(duì)三相光伏系統(tǒng)，文獻(xiàn)[14]提出通過(guò)改變調(diào)制策略的方法消除漏電流，由于調(diào)制策略只采用了8個(gè)矢量中的3個(gè)矢量，直流電壓利用率低。值得注意的是，實(shí)際應(yīng)用中光伏陣列輸出直流電壓較低，通常前級(jí)需要安裝升壓電路，而上述研究中未考慮Boost前級(jí)升壓電路的影響。

文獻(xiàn)[16]采用三相Z源光伏逆變器，無(wú)需前級(jí)Boost升壓電路，實(shí)現(xiàn)了單級(jí)功率變換。此外，和傳統(tǒng)光伏逆變器相比，Z源光伏逆變器不僅能實(shí)現(xiàn)升降壓功能，并且能夠有效避免橋臂直通風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)需加入死區(qū)，避免了死區(qū)時(shí)間導(dǎo)致的低頻諧波等問(wèn)題。

文獻(xiàn)[19]針對(duì)傳統(tǒng)Z源三橋臂光伏逆變器漏電流抑制問(wèn)題進(jìn)行研究，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)共模電壓恒定，只能采用6個(gè)有源矢量中的3個(gè)，導(dǎo)致系統(tǒng)工作范圍受到限制，開(kāi)關(guān)應(yīng)力較高。因此，Z源光伏逆變器系統(tǒng)漏電流抑制問(wèn)題有待進(jìn)一步研究。

實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)增加輔助開(kāi)關(guān)的方式是系統(tǒng)漏電流抑制的有效途徑，比如在傳統(tǒng)H4橋式電路基礎(chǔ)上增加輔助開(kāi)關(guān)構(gòu)成H5、H6、Heric等。

受該思路的啟發(fā)，本文在傳統(tǒng)Z源三橋臂逆變器的基礎(chǔ)上增加兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)，從而構(gòu)成三相Z源四橋臂變換器拓?fù)洌M(jìn)一步地，建立了系統(tǒng)共模模型，在此基礎(chǔ)上分析了系統(tǒng)的共模特性，并提出一種新穎的調(diào)制策略，有效抑制了系統(tǒng)漏電流，最后在硬件平臺(tái)上對(duì)該方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

圖7 本文提出的調(diào)制策略

結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)無(wú)變壓器型Z源四橋臂光伏逆變器的共模特性分析和研究，得出以下結(jié)論：傳統(tǒng)方案無(wú)法有效抑制漏電流，隨著直通占空比的增加，系統(tǒng)漏電流增大。本文提出方案受直通占空比變化影響很小，系統(tǒng)工作過(guò)程中寄生電容電壓基本恒定，從而有效抑制系統(tǒng)漏電流。