【導讀】在單相小功率光伏並網係統中
，有隔離型和非隔離型兩種拓撲結構。隔離型有成本高、體積大等諸多缺點，因此非隔離型成為目前主流的拓撲結構
，本文主要介紹非隔離型的全橋以及HERIC兩種較為常用的拓撲結構。

在單相小功率光伏並網係統中，有隔離型和非隔離型兩種拓撲結構。隔離型有成本高、體積大等諸多缺點，因此非隔離型成為目前主流的拓撲結構
，本文主要介紹非隔離型的全橋以及HERIC兩種較為常用的拓撲結構。

在(zai)非(fei)隔(ge)離(li)型(xing)光(guang)伏(fu)係(xi)統(tong)中(zhong)
，電(dian)網(wang)和(he)光(guang)伏(fu)陣(zhen)列(lie)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)直(zhi)接(jie)的(de)電(dian)氣(qi)連(lian)接(jie)。由(you)於(yu)光(guang)伏(fu)陣(zhen)列(lie)和(he)接(jie)地(di)外(wai)殼(ke)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)對(dui)地(di)雜(za)散(san)電(dian)容(rong)，當(dang)並(bing)網(wang)逆(ni)變(bian)器(qi)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)動(dong)作(zuo)時(shi)存(cun)在(zai)共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)
，進(jin)而(er)可(ke)能(neng)會(hui)有(you)共(gong)模(mo)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong)。共(gong)模(mo)電(dian)流(liu)不(bu)僅(jin)會(hui)引(yin)起(qi)損(sun)耗(hao)的(de)增(zeng)加(jia)同(tong)時(shi)也(ye)會(hui)導(dao)致(zhi)安(an)全(quan)問(wen)題(ti)，國(guo)家(jia)標(biao)準(zhun)對(dui)並(bing)網(wang)係(xi)統(tong)的(de)共(gong)模(mo)電(dian)流(liu)有(you)嚴(yan)格(ge)的(de)限(xian)製(zhi)。因(yin)此(ci)下(xia)麵(mian)的(de)討(tao)論(lun)從(cong)共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)開(kai)始(shi)。

共模電壓的產生以及定義

圖1為典型的全橋無變壓器拓撲結構圖，圖中Cp為光伏陣列對地寄生電容

，根據共模回路電壓方程可以計算出共模電壓：

Ug是工頻50Hz電網電壓，而UA0、UB0是高頻信號，因此在工程上共模電壓可以簡化為：

為抑製共模電流，通常采用的方法是維持共模電壓不變。

圖1.全橋結構以及共模電壓分析

全橋拓撲結構

全quan橋qiao結jie構gou通tong常chang采cai用yong單dan極ji性xing和he雙shuang極ji性xing兩liang種zhong調tiao製zhi方fang式shi

，由you於yu采cai用yong的de控kong製zhi策ce略lve不bu同tong，共gong模mo電dian壓ya也ye不bu同tong。首shou先xian看kan單dan極ji性xing調tiao製zhi方fang式shi，其qi控kong製zhi原yuan理li圖tu如ru圖tu2所示

，在電流的正半周期

，S4一直保持開通的，S1,S2互補導通
；而在電流的負半周期，S3一直開通，S1,S2互補導通。下麵以正半周期為例分析其共模電壓。

當S1,S4開通時，如a所示，電流從PV-S1-L1-L2-S4-PV，共模電壓為Ucm=Udc/2；當S1關斷，S2,S4開通時，處於續流狀態，如b所示電流從L1-L2-S4-D2
，共模電壓為Ucm=0,。可以看出在單極性調製中
，共模電壓在0和Udc/2之間變化，在係統運行過程中會產生共模電流。

圖2.單極性調製共模電壓分析

對於雙極性調製而言，4個功率開關都是高頻開關，橋臂對角S1/S4以及S2/S3分別互補導通。當S1,S4導通時，共模電壓計算和單極性調製一樣，Ucm=Udc/2。當S1/S4關斷S2/S3開通
，處於續流狀態時電流的路徑為L1-L2-D3-D2-L1，此時共模電壓為Ucm=Udc/2。因此可以看出在雙極性調製中，共模電壓保持恒定
，共模電流得到了有效抑製。

但是雙極性調製中，4個功率開關都采用高頻調製，其損耗比單極性調製大，另外一方麵雙極性調製中輸出交流端電壓在Udc和-Udc之間變化，而單極性調製中輸出端電壓在0到Udc或者0到-Udc之間變化，因此為減小電流紋波如果采用雙極性調製就需要更大的濾波器。

HERIC拓撲結構

由於上述全橋結構都有一些應用上的缺陷
，科學家提出著名的HERIC電路，從電路結構上增加了4個功率器件T5/D5,T6/D6。由於電流在正半軸和負半軸工作對稱，這裏隻分析正半軸工況。在電流為正時，T6保持開通，當T1/T4同步開通時
，電流流過T1-L1-L2-T4-T1
，在T1,T4關斷後，續流回路通過T6,D5，而不通過直流母線。在整個運行過程中共模電壓保持不變Ucm=Udc/2。因此HREIC電路不僅可以抑製共模電流而且電流紋波小、效率高
，成為無變壓器單相光伏並網係統的主要拓撲結構。

 （作者：楊勇，來源：英飛淩工業半導體）

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