太(tai)陽(yang)能(neng)是(shi)一(yi)種(zhong)無(wu)汙(wu)染(ran)的(de)能(neng)源(yuan)，如(ru)何(he)利(li)用(yong)太(tai)陽(yang)能(neng)一(yi)直(zhi)是(shi)人(ren)們(men)研(yan)究(jiu)的(de)重(zhong)點(dian)項(xiang)目(mu)。而(er)要(yao)想(xiang)提(ti)高(gao)太(tai)陽(yang)能(neng)的(de)電(dian)能(neng)轉(zhuan)化(hua)效(xiao)率(lv)，光(guang)伏(fu)並(bing)網(wang)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)研(yan)究(jiu)是(shi)光(guang)伏(fu)利(li)用(yong)的(de)重(zhong)點(dian)。對(dui)於(yu)光(guang)伏(fu)並(bing)網(wang)逆(ni)變(bian)器(qi)
，其(qi)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)按(an)照(zhao)變壓器可以分為：高頻變壓器型，工頻變壓器型和無變壓器型。

高頻變壓器體積小，重量輕，效率高
，但是控製較為複雜
；工頻變壓器體積大，重量重，結構簡單；為了能夠提高光伏並網係統的效率和降低成本，在沒有特殊要求 的(de)時(shi)候(hou)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)無(wu)變(bian)壓(ya)器(qi)型(xing)的(de)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)。但(dan)是(shi)，由(you)於(yu)沒(mei)有(you)變(bian)壓(ya)器(qi)，輸(shu)入(ru)輸(shu)出(chu)沒(mei)有(you)電(dian)氣(qi)隔(ge)離(li)，光(guang)伏(fu)模(mo)塊(kuai)的(de)串(chuan)並(bing)聯(lian)構(gou)成(cheng)的(de)光(guang)伏(fu)陣(zhen)列(lie)對(dui)地(di)的(de)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong)變(bian)大(da)，而(er)且(qie)該(gai)電(dian)容(rong)受(shou)外(wai) 界環境影響較大，由此產生的共模電流將會很大
，對於漏電流的研究，現已有多種解決方案：當全橋逆變器采用單極性調製方式時，存在一開關頻率脈動的共模電 壓，而采用雙極性調製方式時
，共模電壓不變，其幅度等於母線電壓的一半；在(zai)半(ban)橋(qiao)逆(ni)變(bian)器(qi)中(zhong)
，對(dui)地(di)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong)電(dian)壓(ya)亦(yi)被(bei)輸(shu)入(ru)分(fen)壓(ya)大(da)電(dian)容(rong)鉗(qian)位(wei)在(zai)母(mu)線(xian)電(dian)壓(ya)的(de)一(yi)半(ban)
，基(ji)本(ben)保(bao)持(chi)不(bu)變(bian)。這(zhe)些(xie)都(dou)是(shi)基(ji)於(yu)橋(qiao)式(shi)電(dian)路(lu)解(jie)決(jue)漏(lou)電(dian)流(liu)的(de)方(fang)法(fa)，近(jin)年(nian)來(lai)出(chu)現(xian)了(le)一(yi)種(zhong)雙(shuang)Buck逆變器結構，這種逆變器具有無橋臂直通，體二極管不工作，雙極性工作等突出特點，因而應用廣泛。本文提出一種新型的三電平雙Buck逆變器的方案，並置定相應的控製策略實現最大功率點的跟蹤和並網控製。

2.三電平雙Buck逆變器的總體方案

如圖1所示
，為雙Buck逆 變器的電路拓撲結構圖，雙Buck逆變器采用的是半周期工作模式，當輸出電流在正半周時，功率管S1、續流二極管D1、濾波電感L1和濾波電容Cf共同構 成了Buck1電路。當輸出電流為負半周時，功率管S2
、續流二極管D2、濾波電感L2和濾波電容Cf共同組成Buck2電路，兩條Buck電路不同時工 作。相比於傳統的橋式逆變電路，電路無橋臂直通的可能，體二極管也不用參與工作過程。但是，這種情況下，功率管S1和S2在工作的半個周期內所承受的電壓 時直流母線電壓Ud的兩倍。由於其橋臂本身輸出的電壓波形依然是雙極性的

，所以其諧波含量依舊很大。


通過在雙Buck逆變器拓撲結構上進行優化，用兩個功率管和快恢複型二極管的組合開關電路(即S1&S3&D3和S4&S2&D4)替代原先的橋臂上的功率管。得到如圖2所示的新型三電平雙Buck逆變拓撲結構。

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這種新型的三電平雙Buck逆變器依據是半周期工作模式：當輸出電感電流iL為正半周時
，Buck1電路工作，當電感電流為負半周時，Buck2電路工 作。其具體的工作模態如表1所示。經過優化的三電平雙Buck逆變器由於將其對地的寄生電容電壓牽製在輸入電壓的一半

，所以其漏電流為零。


3.控製策略分析

為wei了le能neng夠gou實shi現xian最zui大da功gong率lv點dian跟gen蹤zong和he實shi現xian輸shu出chu電dian壓ya電dian流liu的de控kong製zhi，整zheng個ge控kong製zhi采cai用yong複fu合he控kong製zhi策ce略lve，包bao括kuo均jun壓ya控kong製zhi環huan，電dian流liu控kong製zhi環huan和he電dian流liu基ji準zhun環huan如ru圖tu3所示。


具體工作流程為：通過采集電容C1上的電壓UC1，計算母線電壓的一半得到UZ=Ubus/2,分別計算UC1與Uz的差值，將差值輸入到均壓環的調節 器
，輸出控製電流變化量△i
；母線電壓經過最大跟蹤環節取得入網基準電流ig
，將基準電流iL減去控製電流變化量△i和入網電流ig,將最後求的的電流經 過比例積分誤差放大電路，與三角波相交並通過控製邏輯生成爭先脈寬調製信號(SPWM波)，通過輸出的SPWM波形控製開關管的導通關斷
，實現電壓調節功能。

式中 c1U 和 c2U 為電容C1和電容C2的電壓初始大小，假設兩電容電壓大小相等
，則可得兩電容電壓的偏差大小為：

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4.仿真和驗證

對於上述的閉環係統，設置參數並進行仿真
，具體參數設置如下：輸入直流電壓Ud=720V，輸入電容C1=C2=1100uF，輸出濾波電感L1=L2=750uH，預計輸出的交流電壓Uo=220V，頻率為50Hz
，額定輸出功率Po=1KW。


具體的仿真結果如圖4所示，ug表示為電網電壓
，iL為電感電流
，Uc1為電容C1的電壓，UC2為電容C2的電壓，V1~V4分別表示逆變器對 於功率開關管S1~S4的控製信號。具體的工作情況：當iL大於零
，即工作在正半周，Buck1電路工作
，功率開關管S1,S3導通，S2,S4截 至，iL2=0,此時電壓uB=ug;當iL小於零
，即工作在負半周時，Buck2電路工作，功率開關管S1、S3截至，S2,S4導通，iL2=0,此 時電壓uA=ug,本閉環係統采集電容信號，實現輸入均壓控製
，因此輸入電容UC1和UC2保持穩定。

5.總結

經過對傳統橋式逆變電路和新型三電平雙Buck逆變電路的拓撲結構的分析，析提出了一種新型的單相雙Buck光伏逆變器的方案，這這種新型的三電平雙Buck逆變電路 對dui於yu逆ni變bian橋qiao臂bi與yu地di之zhi間jian的de寄ji生sheng電dian容rong通tong過guo分fen壓ya電dian容rong進jin行xing電dian壓ya鉗qian製zhi，對dui於yu電dian網wang頻pin率lv的de低di頻pin率lv變bian化hua，抑yi製zhi了le漏lou電dian流liu的de大da小xiao。針zhen對dui新xin型xing的de三san電dian平ping雙shuangBuck逆變器電路製定相應的控製策略
，通過采樣電壓信號，實現最大功率跟蹤和均壓控製。最後通過仿真波形，驗證三電平雙Buck逆變電路的正確性
，並取得了較好的實驗結果。

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