无变压器并网光伏全桥恒共模电压变换器死区效应分析及缓解调制策略

《IEEE Open Journal of the Industrial Electronics Society》：Mitigation of Dead-Time Effects in the FB-CCV Transformerless PV Inverter

　　

摘要：

本文分析了适用于无变压器并网光伏（PV）应用的恒定共模电压全桥变换器（FB-CCV）拓扑中的死区效应，并提出了一种调制策略以缓解由此产生的输出电压畸变、共模瞬态及功率损耗。尽管中点钳位无变压器变换器的设计旨在保持共模电压基本恒定，但强制设置死区可能导致电网电流通过H桥开关的反并联二极管，在自由轮转期间产生输出电压尖峰。这些瞬态状态增加了电压应力，导致开关损耗，并可能通过光伏组件的寄生电容激发高频漏电流瞬态。所提出的调制策略通过在每个半周期内保持相应的自由轮转换开关处于激活状态，并利用电网电压导数的符号来选择优先钳位路径，从而在死区期间维持适当的自由轮转路径。实验结果表明，在所评估的死区范围内，所提出的策略显著抑制了这些输出电压尖峰。所提出的调制还降低了高频共模瞬态的严重程度，减少了高频漏电流的贡献，并降低了估计的半导体损耗以及实测的变换器级功率损耗。这些结果表明，所提出的调制减轻了死区引起的电压畸变，衰减了高频共模瞬态活动，并降低了FB-CCV变换器的功率损耗。