逆变器输出电压直流分量产生原因与抑制方法
光伏逆变器的调制方式分析与直流分量抑制
第30卷第9期中国电机工程学报V ol.30 No.9 Mar.25, 20102010年3月25日Proceedings of the CSEE ©2010 Chin.Soc.for Elec.Eng. 27 文章编号：0258-8013 (2010) 09-0027-06 中图分类号：TM 46 文献标志码：A 学科分类号：470⋅40光伏逆变器的调制方式分析与直流分量抑制刘鸿鹏，王卫，吴辉(哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江省哈尔滨市 150001)Modulation Mode Analysis and Suppressing DC Current of PV InverterLIU Hong-peng, WANG Wei, WU Hui(School of Electrical Engineering and Automation, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, Heilongjiang Province, China)ABSTRACT: Due to the small size, high efficiency and low cost, single-phase transformerless full-bridge inverter is widely used in low-power photovoltaic (PV) grid-connected systems. In bipolar PWM (pulse width modulation) modulation, no changes appear in the common-mode and no common-mode current is generated. However, this modulation mode would not prevent the injection of DC current into the grid. Therefore, a new control algorithm is proposed in this paper. The algorithm uses two compensation links to suppress the DC components, which were caused by pulse width imbalance in PWM process and the error in the actual current measurement. Without adding auxiliary circuit, the algorithm occupied a few control chip resources. Experimental results demonstrate the availability and correctness of the theoretical analysis and algorithm.KEY WORDS: photovoltaic (PV) systems; transformerless full-bridge inverter; modulation mode; common-mode current; DC components摘要：单相无变压器型全桥并网逆变器由于体积小、效率高、造价低，被广泛地应用于低功率光伏并网系统中。
逆变器直流分量
逆变器直流分量
逆变器直流分量是指在逆变器输出交流电时，输出电流中所含有的直流成分。
逆变器是一种将直流电转换为交流电的电子设备，其输出的交流电可以用于各种电器设备的供电。
然而，在逆变器输出的交流电中，往往会存在一定的直流分量，这会对电器设备的正常运行产生影响。
逆变器直流分量的产生原因主要有两个方面。
一方面是逆变器本身的设计问题，另一方面则是外部环境的影响。
在逆变器的设计中，如果电路设计不合理或者元器件的质量不过关，就会导致输出电流中存在一定的直流分量。
此外，外部环境的电磁干扰、电源电压波动等因素也会对逆变器的输出产生影响，从而导致直流分量的产生。
逆变器直流分量对电器设备的影响主要表现在两个方面。
一方面是对电器设备的寿命产生影响。
直流分量会使电器设备的电路板、电容等元器件产生电解腐蚀，从而缩短电器设备的使用寿命。
另一方面是对电器设备的性能产生影响。
直流分量会使电器设备的电机、变压器等元器件产生磁化现象，从而影响电器设备的正常运行。
为了避免逆变器直流分量对电器设备的影响，可以采取以下措施。
一方面是在逆变器的设计中，要合理选择元器件，保证电路的稳定性和可靠性。
另一方面是在使用逆变器时，要注意外部环境的影响，避免电磁干扰、电源电压波动等因素对逆变器的输出产生影响。
此外，还可以采用滤波器等措施，对逆变器的输出进行滤波处理，从
而减少直流分量的产生。
逆变器直流分量是逆变器输出交流电中的一种不良因素，会对电器设备的寿命和性能产生影响。
为了保证电器设备的正常运行，需要采取相应的措施，减少直流分量的产生。
SPWM全桥逆变器输出变压器直流偏磁的抑制
SPWM全桥逆变器输出变压器直流偏磁的抑制相对半桥逆变器而言，SPWM全桥逆变器的开关电流减小了一半，因而在大功率场合得到了广泛应用。
在SPWM全桥逆变器中，为实现输入输出之间的电气隔离和得到合适的输出电压幅值，一般在输出端接有交流变压器。
在SPWM控制的全桥逆变器中，因各种不可预见的因素，会导致输出变压器存在直流分量，引起单向偏磁现象。
偏磁可以说是SPWM全桥逆变器中的一种通病，只是在不同的场合严重程度不同而已。
变压器的偏磁，轻则会使变压器和功率半导体模块的功耗增加，温升加剧，变压器机械噪音大（变换器开关频率或调制频率在音频范围内时），严重时还会损坏功率模块，直接威胁到系统的正常运行。
为了防止或减少变压器中的直流分量，本文以逆变桥各桥臂与中点直流电压及变压器原边的直流电流作为反馈量来抑制直流偏磁。
采用这种方法设计的电路，经在1 0kHz/15kW的全桥逆变电源中应用，证明该电路有效、实用。
高频变压器偏磁机理偏磁是指加在变压器两端的正反向脉冲电压的伏秒乘积不等，从而造成变压器磁芯的磁滞工作回线偏离坐标原点的现象。
工作时变压器的磁感应强度可表示为：励磁电流Iμ的变化率为：式中，U1为变压器初级电压；Ae为铁心截面积；N1为初级绕组匝数；L0为变压器铁芯磁路长度；μ0为空气磁导率；μr为变压器铁心相对磁导率。
在SPWM全桥逆变器中，由式(1)可知，若输出变压器初级电压正负半周波对称，则正负半周波伏秒积相等，其正反向最大工作磁感应强度Bmax也相等，铁芯磁工作点沿着磁滞回线以中心对称地往复运动。
由图1所示的变压器磁芯磁化曲线可见，此时没有偏磁存在。
反之,若输出变压器初级电压正负半周波不对称，正负半周波伏秒积不相等，则正负半波磁感应强度幅值也不同，磁工作区域将偏向第一或第三象限，即形成直流偏磁。
从而导致变压器铁芯饱和，偏磁的持续积累最终会使铁芯进入深度饱和，磁工作点进入非线性区，铁心相对磁导率?滋r迅速减少。
HERIC型并网逆变器及其直流分量抑制的研究
HERIC型并网逆变器及其直流分量抑制的研究王归新;彭艺【摘要】针对传统非隔离型逆变器并网时直流分量的注入问题,分析了典型单相全桥逆变器产生直流分量的原因,进而介绍了一种HERIC型并网逆变器.HERIC型逆变器的自身结构具有一定的隔离性,能够在续流状态下将直流电源与电网进行隔离.为进一步消除逆变器工作状态下的直流分量,提出了一种抑制直流分量的闭环控制策略,该策略通过在逆变器输出端口串联一个对直流分量具有无穷大增益的虚拟电阻,实现对直流分量的抑制.设计了一个400 V/20 A的逆变器并网系统,通过仿真实验对提出的方案进行验证,结果表明该方案在对直流分量的抑制上具有良好的表现.【期刊名称】《电测与仪表》【年(卷),期】2019(056)005【总页数】6页(P32-37)【关键词】HERIC;直流分量;控制策略【作者】王归新;彭艺【作者单位】三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌443002;三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌443002【正文语种】中文【中图分类】TM930 引言随着新能源近些年来的蓬勃发展，越来越多形式的新能源发电系统实现了送电上网，非隔离型并网逆变器因其体积小、输出稳定等优点在能源并网的过程中得到了大量的使用。
然而，随着传统非隔离型并网逆变器的广泛使用，其暴露出的缺点也逐渐引起人们的重视：缺少了变压器的对直流的隔离，非隔离型并网逆变器在工作的过程中会使得大量的直流分量进入到电网中，进而导致电力系统中的变压器饱和，给电网和用户带来一系列的危害[1-3]。
因此，非隔离型并网逆变器在并网时直流分量的抑制问题成为了一个亟待解决的问题和研究热点。
目前，针对非隔离型并网逆变器直流分量抑制的问题，已提出的解决方案主要可以分为两个方面：(1)研发新的拓扑结构。
相对于全桥拓扑，半桥拓扑与其改进型较为容易实现对直流分量的抑制，但它的缺点在于控制方法复杂，开关器件增加的数量多，与成熟的全桥拓扑相比并无优势[4-5]。
逆变器直流分量
逆变器直流分量
逆变器直流分量是指在逆变器输出交流电信号中存在的直流成分。
这个直流分量可能会对电气设备产生影响，例如过热、损坏等。
因此，逆变器输出交流电信号应该尽可能地减少直流分量。
逆变器直流分量的来源主要有两种。
第一种是逆变器本身的特性，如失调、偏置等。
这些因素会导致输出波形存在直流分量。
第二种是负载的特性，如电感等元件会产生电流环节，从而导致输出波形存在直流分量。
为了减少逆变器直流分量，可以采取以下措施。
首先，逆变器应该具有高精度、高稳定性的电路设计和制造工艺。
其次，在逆变器输出端加入输出滤波电路，以减小波形的谐波成分和直流分量。
最后，对于特殊的负载，可以采用并联电感、并联电容等方法减少直流分量的影响。
总的来说，逆变器直流分量是一个需要注意的问题。
通过科学的电路设计、制造工艺和输出滤波电路设计，以及适当的负载匹配，可以有效地减少直流分量的影响，保障电气设备的安全和稳定运行。
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逆变器输出电压直流分量产生原因与抑制方法
逆变器输出电压直流分量产生原因与抑制方法逆变器是电源电子中的一种重要的电力变换装置，其主要功能是将直流电能变换成交流电能。
在逆变器的输出电压中，存在着一定的直流分量，这是由于电源电子元件的不理想特性以及其他因素所导致的。
因此，了解逆变器输出电压直流分量的产生原因以及抑制方法对于日常工作十分必要。
一、逆变器输出电压直流分量的产生原因1.电源电子元件的不理想特性：在逆变器中，MOSFET和IGBT是主要的功率开关元件。
这些元件在导通状态下，其通电电阻很小，极化反向阻抗很大，而在关断状态下，其通电电阻极大，极化反向阻抗极小。
但在实际使用中，这些元件的特性并不完全理想，导致在逆变器中容易产生直流分量。
2.负载变化：在逆变器的输出端接入的负载变化，也会导致逆变器输出电压直流分量的产生。
放电负载更易出现这种情况。
3.电源变化：如果逆变器的输入电源发生变化，例如输入电流、输入电压等参数的变化，也会影响逆变器输出电压的稳定性和直流分量的大小。
二、抑制逆变器输出电压直流分量的方法为了有效地控制逆变器输出电压直流分量的大小，降低电器设备的噪声污染，提高电气设备的使用寿命，以下是一些常见的抑制方法：1.使用逆变器输出滤波电路：使用逆变器输出滤波电路，即可有效地控制逆变器输出电压直流分量的大小，降低设备噪声，提高使用寿命。
例如，使用谐振滤波电路或低通滤波电路来抑制逆变器输出电压直流分量。
2.对逆变器的开关元件进行改进：改进MOSFET和IGBT的特性，改善其导通电阻和极化反向阻抗，减小因元件不理想特性产生的直流分量。
3.调整输入电源的参数：逆变器的输入电源参数的变化会影响逆变器输出电压直流分量的大小。
因此，通过调整输入电源的参数，例如输入电流、输入电压等，可以有效地控制逆变器输出电压的稳定性。
4.优化逆变器控制方式：通过优化逆变器控制方式，提高逆变器的控制精度和稳定性，降低因控制失误或控制误差产生的直流分量。
总之，逆变器输出电压直流分量影响逆变器的稳定性和负载的使用寿命，因此对于控制逆变器输出电压直流分量有着重要的意义，可以通过改进电源电子元件和控制方式来实现它的抑制。
并网逆变器输出电压直流分量的研究字
并网逆变器输出电压直流分量的研究张娟,王赞,肖岚（南京航空航天大学，江苏南京210016）摘要：与独立工作的逆变器相比，并网逆变器不仅要保证低的输出电压谐波畸变率和高效率，而且要求输出电压与电网电压大小、相位一致，更重要的是必须保证有低的进网电流谐波畸变率，以免对电网造成污染。
双Buck逆变器类似于半桥逆变器，输入侧分压电容的电压偏差受很多因素的影响。
分析了输出电压中的直流分量与分压电容电压偏差的关系以及对进网电流谐波畸变率的影响，并进行了实验验证。
关键词：逆变器；电容分压/不均压；环流；直流分量；进网电流中图分类号:TM714文献标识码:A文章编号:1000-100X（2007）11-0053-03Research on DC Bias Components in Output Voltage of Grid-connected InverterZHANG Juan，W ANG Zan，XIAO Lan（Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，China）Abstract：Compared with independent inverters，grid-connected inverter should ensure low Total Harmonic Distortion（THD）of the output voltage and high efficiency，and keep accordance with the utility.The most important is that the gridconnected inverter should also ensure low grid current THD to avoid the grid pollution.Double Buck inverter is similar to the half-bridge inverter.The voltage displacement of the two capacitors at the input terminal was affected by several causes.This paper analyzes the relationship between the DC components of the output voltage and the voltage variation of the capacitors at the input terminal，as well as the grid current THD influenced by the dc components of the output voltage.In the end，it is verified by experiments.Keywords：inverter；capacitor voltage-sharing/voltage unbalanced；circumfluence；DC components；grid current1引言近几年来，随着能源问题的升温，分布式发电系统和UPS的研究日益普遍[1]，并网技术作为能馈系统和光伏系统的接入口，越来越受关注。
三相光伏并网逆变器直流分量成因和抑制策略
零点漂移的问题，因 此 同 样 会 在 逆 变 器 中 产 生 直 流 分 量［１］。 １．３ 开 关 管 差 异
开 关 管 受 某 些 因 素 的 影 响 ，使 得 其 性 能 存 在 差 异 ， 例如：即使相同型号 开 关 管 的 导 通 和 关 断 时 间 也 不 尽 相同，存在个体差 异。 这 些 因 素 都 是 影 响 开 关 运 行 状 态差异 的 主 要 原 因，进 而 导 致 ＰＷＭ 波 变 形、不 对 称， 产 生 直 流 分 量 。 另 外 ，驱 动 开 关 管 的 信 号 也 存 在 差 异 ， 同 样 会 产 生 直 流 分 量 。 因 此 ，在 采 购 开 关 管 部 件 时 ，尽 可能选择特 征、性 能 相 近 的 开 关，降 低 直 流 分 量 的 含 量。 １．４ 脉 冲 分 配 与 死 区
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｉｓｔｈｅｍａｉｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｂｕｔｔｈｅｏｕｔｐｕｔｃｕｒ ｒｅｎｔｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒｗｉｌｌｃｏｎｔａｉｎＤＣｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｎｏｔｏｎｌｙａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒ，ｂｕｔａｌｓｏｉｓｈａｒｍｆｕｌｔｏｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｃａｕｓｅｓｏｆｔｈｅＤＣｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ， ａｎｄｅｘｐｌｏｒｅｄｔｈｅｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｒｅｓｔｒａｉｎｉｎｇｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＤＣｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ａｉｍｉｎｇａｔｅｎｓｕｒｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｔａｔｅｏｆｔｈｅｅ ｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙ，ｓｏａｓｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒｔｈｅｓｔａｆｆ．
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逆变器是一种将直流电转换为交流电的电力转换装置，广泛应用于太阳能发电系统、风能发电系统以及工业和家庭电力供应等领域。
然而，在逆变器的输出中，常常会存在直流分量，这种直流分量会对系统产生一定的负面影响。
本文将深入探讨逆变器输出电压直流分量产生的原因以及抑制方法，并分享我的观点和理解。
一、逆变器输出电压直流分量产生原因
在分析逆变器输出电压直流分量产生的原因之前，我们首先需要了解逆变器的工作原理。
逆变器一般是通过将输入的直流电源转换成高频交流电，再通过滤波电路得到纯净的交流电。
然而，在实际应用中，由于各种原因，逆变器输出电压中会存在一定的直流分量。
1.非完全对称的电路设计：逆变器电路中的不对称设计可能导致输出电压中
存在直流分量。
输出电容器的电感不一致或存在串联阻抗不均匀，都可能引
起输出电压中的直流分量。
2.负载非线性：逆变器在实际应用中经常用于驱动非线性负载，例如电动机、
变频空调等。
这些非线性负载在工作时会产生谐波电流，而谐波电流则会导
致输出电压中存在直流分量。
3.电缆电感和电容的影响：由于电缆的电感和电容等参数，当逆变器输出电
流变化时，会形成一个非零的平均电压，从而产生直流分量。
4.逆变器控制算法的限制：逆变器的控制算法和调制技术也可能导致输出电
压中存在直流分量。
某些PWM控制策略可能无法完全消除直流分量。
二、逆变器输出电压直流分量的抑制方法
为了消除逆变器输出电压中的直流分量，我们可以采取以下方法：
1.谐波滤波器：对于存在谐波电流引起的直流分量，可以在逆变器输出端添
加谐波滤波器。
谐波滤波器能够有效地滤除谐波电流，减小直流分量的产生。
2.电容耦合器：逆变器的输出端串联一个电容耦合器，可以通过其高阻抗性
质来减小输出电压的直流分量。
这种方法适用于直流分量较小的情况。
3.控制算法优化：改进逆变器的控制算法和调制技术，使其更好地消除直流
分量。
使用基于空间矢量调制的PWM技术可以减小逆变器输出电压的直流分
量。
4.平衡输出电感：保证逆变器输出电压中电感的平衡性，通过设计合理的输
出滤波电路，减小直流分量的产生。
5.合理选择器件和电缆规格：在逆变器的设计和安装过程中，合理选择逆变
器器件和电缆规格，可以减小电感和电容对直流分量的影响。
三、我的观点和理解
在逆变器输出电压直流分量产生和抑制的问题中，我认为需要综合考虑多个因素。
逆变器设计应考虑降低非线性负载对输出电压的影响，尽量选择线性负载或采取合适的补偿措施。
优化控制算法和调制技术，以最大限度地消除直流分量。
对电缆电感和电容进行合理设计和选择，减小它们对直流分量的影响。
根据具体应用的需求，采用适当的滤波器和耦合器来消除直流分量。
逆变器输出电压直流分量的产生与抑制涉及到逆变器设计、控制算法和调制技术、滤波器设计等多个方面。
通过合理选择器件、优化控制算法和改进电路设计，我们可以有效减小直流分量对逆变器系统的负面影响，提高系统的性能和可靠性。
1.
逆变器输出电压的直流分量产生主要是由非线性负载引起的。
在逆变器的设计过程中，应考虑降低非线性负载对输出电压的影响。
尽量选择线性负载，因为线性负载对输出电压的波形变化较小，直流分量产生的可能性也较低。
可以采取合适的补偿措施，如加入谐波滤波器等，来抵消非线性负载对输出电压的直流分量产生的影响。
2.优化控制算法和调制技术也是减小直流分量产生的关键。
逆变器控制算法可
以根据输出电压的需求进行调整，以最大限度地消除直流分量。
可以采用零
电压交流开关(ZVS)技术，使开关管在零电压点被打开或关闭，从而减小直
流分量的产生。
通过合理选择载波调制技术，可以充分利用PWM技术的优势，将直流分量降至最低。
3.在电缆选择和设计中，也需要考虑电感和电容对直流分量的影响。
电缆的电
感会导致输出电压的直流分量增加，因此可以选择低电感的电缆来减小这种
影响。
同样地，电缆的电容也会对直流分量产生一定的影响，因此可以选择
低电容的电缆以降低直流分量。
合理设计电缆的布线方式，尽量减小电缆长
度和相互间的干扰，也有助于减小直流分量的产生。
4.逆变器输出滤波电路的设计也可以用于减小直流分量的产生。
通过合理选择
滤波电路的参数和元件，可以在输出电压中滤掉直流分量。
可以使用带通或
带阻滤波器来削弱或滤除直流分量。
耦合电容器也可以用于消除直流分量。
减小逆变器输出电压的直流分量产生，需要综合考虑逆变器设计、控制算法和调制技术、电缆选择和设计以及滤波电路的设计等多个因素。
通过合理选择器件和电缆规格、优化控制算法和调制技术、合理设计电缆和滤波电路，可以有效地降低直流分量的产生，提高逆变器系统的性能和可靠性。