光伏逆變器

引言

分布式光伏發電由于具有分散發電、就地使用，避免輸配電損失和降低輸配電投資，不需另占土地等優勢，受到世界各國的重視［1-2］。單相分布式光伏發電系統中，需要采用單相并網逆變器作為光伏發電系統與單相電網的接口。

目前大部分的單相光伏并網逆變器僅能在單位功率因數的工況下運行。而隨著新能源并網容量在單相電網中所占比例不斷增大，單相光伏逆變器將逐漸成為單相電網功率主動調節的參與者［3］。因此，部分國家更改了并網標準，要求單相光伏并網逆變器具備無功調節功能，如德國的并網標準 VDEAR-N4105 ［4］。依照新的標準要求，當單相并網逆變器的容量小于 13.8kV?A 時，須滿足超前和滯后 0.95 的功率因數要求，實現對單相電網的無功支撐。

單相 H6 橋拓撲是一種為了消除無變壓器隔離型逆變器漏電流而提出的交流側旁路的并網逆變拓撲［5］。在這種拓撲中的續流階段，直流側與交流側被阻斷開來［6-7］。采用傳統的調制與控制方法，H6 橋的交流側在電網電壓過零后與直流側阻斷，通常只能工作在單位功率因數的并網模式下，無法實現無功功率的輸出［8-9］。如何為已安裝的 H6 橋型單相光伏逆變器進行軟件更新與升級，使其在保持低漏電流特性的基礎上實現無功功率輸出與調節，是亟需解決的問題。

采用傳統控制模式下，在非單位功率因數工況下，由于 H6 橋輸出電壓過零點與并網電流過零點不再重合，致使并網電流波形比在單位功率因數工況運行時畸變加重。針對逆變器并網電流過零點畸變問題，文獻［10］在電流內環控制中引入重復控制，解決了 dual-buck 型拓撲光伏逆變器的電流過零點畸變問題。文獻［11-13］利用雙極性調制電流變化率比單極性調制大的特性，采用雙極性與單極性混合調制的方法改善了電流過零點畸變。近年來，滑模變結構控制憑借其優越的瞬態特性與魯棒性，被越來越多應用于電力電子裝置的控制，并獲得了較理想的控制效果［14-15］。文獻［16］在直流耦合的分布式發電系統中，采用滑模控制提高了系統的動態性能。

當 H6 橋工作在無功補償模式時，本文將其交流側與直流側阻斷階段的交流附加續流回路產生的電動勢看作直流側電壓調制產生，提出一種低漏電流的無功補償調制策略及其 SVPWM 的實現方法。分析了 H6 橋輸出無功功率時，并網電流在輸出電壓過零點與電流過零點波形畸變的產生機理。并將 H6 橋的調制策略分成逆變調制與無功調制兩個階段，通過構造比例–積分–諧振全程滑模面，抑制并網電流的直流分量，平滑兩階段調制的切換，使得并網電流畸變得到改善。