【经典】一种基于MOSFET的H_6桥非隔离光伏并网逆变器

光伏逆变器

寄生电容为太阳能电池板对大地的分布电容，取决定于电池板面积、空气湿度和安装方式等因素。传统的晶硅电池对地分布电容为 50 ～ 150 nF /kW，但对于低成本和更适合光伏建筑一体化的薄膜电池，其对地分布电容上升到 1 μF /kW。

单极性调制的 H4 桥因其效率高、电流纹波小等优点普遍用于光伏逆变器中，但是它也产生了高频脉动的共模电压（ 其值为直流电压） ［1］，因此不能用于非隔离光伏并网逆变器。目前，各国研究学者为抑制共模电流，其主要思路是在逆变电路中构造新的续流回路，使得续流阶段太阳能电池输出端与电网脱离。

目前比较成熟的拓扑结构有 FB-DCBP 拓扑［2］、HEＲIC 拓扑［3］、H5 拓扑［4］ 等。其中德国 SMA 公司专利 H5 逆变器拓扑，器件少、成本低，但由于有两个开关管的反并联二极管用于续流通道，容易出现器件损坏或者EMI问题，这极大地限制了H5 桥的效率。

文中在研究了以上拓扑结构的基础上，分析了一种新型的 H6 桥结构［5］，其具有更低的漏电流，更小的输出电流失真，不需要前端的分裂电容，且在桥臂中点间形成续流回路，电流不经过开关管本身的反并联二极管，可以获得更高效率。文中设计了 1 kW 样机，实验结果证明此拓扑可以很好地实现共模电流 的 抑 制，更好应用于非隔离光伏并网系统中。

1 新型变换器共模电流分析

1． 1 H6 拓扑结构 H6 拓扑的结构如图 1 所 示，它 包 括 6 个 MOSFET（ S1 ～ S6 ） ，两个二极管（ D1，D2 ） 和两个作为低通滤波器的分离电感组成。此拓扑有以下优点： 高效率，宽负载范围，低漏电流，相对于全桥单极性 PWM 调制来说有较小的输出电感，因为不存在同桥臂导通的情况，不需要设置死区，因此有更低的输出电流失真度。此拓扑的调制方式是： S1 ～ S4 为高频调制，S5， S6 为低频调制。如果正弦控制电压 Vcontrol 大于调制载波 Vcarrier，则 S1，S4 导通，否则 S2，S3 导通; 如果 Vcontrol 大于 0，则 S5 导通，否则 S6 导通。