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一种改进型单相无变压器光伏逆变器：具备漏电流消除与无功功率能力

DOI：10.3390/jlpea8030029 期刊：Journal of Low Power Electronics and Applications 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 单相无变压器逆变器因其显著降低系统重量、成本并提升效率的优势，在住宅光伏应用领域被广泛研究。该类逆变器的设计基于电气隔离方法来消除漏电流的产生。然而，仅采用电气隔离方法无法实现恒定的共模电压（CMV），因此无法完全消除漏电流。此外，现有单相无变压器逆变器的调制技术专为单位功率因数应用设计。实际上，下一代光伏系统需要支持无功功率以实现与电网的连接。本文提出一种改进的单相无变压器逆变器，通过钳位方法在所有逆变器工作模式下维持恒定CMV。进一步通过在负功率区域创建新电流通路来优化调制技术，从而在负功率区形成双向电流通路以实现无功功率输出。仿真结果表明：CMV被完全钳制在直流母线电压的一半水平，漏电流几乎完全消除；改进后的调制技术成功实现了无功功率输出。同时分析了常规与改进调制技术下的电网电流总谐波畸变率（THD）。采用碳化硅MOSFET等宽禁带（WBG）开关器件提升了系统效率。研究发现：由于双向电流通路导致导通损耗增加，系统在输出无功功率时效率会有所下降。
作者： Fahad Almasoudi，Mohammad Matin
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过改进拓扑结构和调制技术，消除光伏系统单相无变压器逆变器的漏电流并实现无功功率能力。

研究成果

采用钳位和改进调制方式的改进型逆变器拓扑成功实现了恒定共模电压，消除了漏电流，并支持无功功率输出。总谐波失真降低了82%，但在较高开关频率下由于导通损耗，效率最高会下降2%。该方法适用于需要无功功率支持的下一代光伏逆变器。

研究不足

由于双向电流路径导致传导损耗增加，系统的效率会随着无功功率的产生而降低。本研究基于仿真，因此未包含实际验证。使用碳化硅MOSFET可能会带来更高的成本，且拓扑结构的修改增加了复杂性。

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