高频隔离光伏逆变器的妙用

在光伏发电系统中，我们常常会遇到这些问题：一到下雨天，并网漏电流开关就跳闸，天气转晴时又自动正常，怎么查都找不到问题点。其实这个事情和组件逆变器等设备没有关系，主要原因是非隔离型光伏系统引起的。

太阳能发电系统中，光伏组件与地之间存在一个对地寄生电容，在潮湿环境或者雨天时，该寄生电容会变大。寄生电容与光伏发电输出电网系统形成共模回路，对地寄生电容能够与并网逆变器中的滤波元件和电网阻抗形成谐振通路，当共模电流的频率到达谐振回路的谐振频率点时，电路中会出现大的漏电流，该共模电流在增加了系统损耗的同时，还会影响逆变器的正常工作，并向电网注入大量谐波，带来安全问题；当系统检测漏电流过大时，逆变器就会停止工作。

非隔离型光伏并网逆变器对地漏电流原理图

在硅基薄膜组件光伏发电系统中，为了防止组件导电层TCO腐蚀，组件负极必须接地，为防止对地共模电压超过系统电压且抑制光伏方阵电池板的对地分布电容对逆变器控制电路的共模干扰，所以必须采用变压器隔离进行逆变并网。

出于以上考虑，越来越多的应用场合要求光伏并网逆变器实现电气隔离。隔离型光伏并网逆变器有效地提高了光伏侧的电气安全性，消除了光伏并网系统中的共模电流问题。根据变压器的工作频率，隔离型光伏并网逆变器可以分为工频隔离型和高频隔离型。

工频隔离型光伏并网逆变器是目前光伏发电系统中最为常用的结构。其拓扑结构是在非隔离型并网逆变器的基础上，在电网侧加入工频变压器，其重量约占整个光伏并网逆变器总重量的50％左右，这成为了逆变器减小系统体积、提高功率密度的一大障碍，另外，工频变压器也给逆变器产生了较大的损耗，增加了发电系统的成本和运输、安装的难度。

在电压和电流一定的情况下，变压器的原副边绕组匝数和工作频率是反比关系，铁芯截面积和工作频率也是反比关系。变压器的工作频率越高，变压器原边和副边的绕组匝数就会相应地减少，其所需的面积也会减小，从而可以选择较小体积的铁芯。因此，提高变压器的工作频率成为了减小体积和重量的有效方法。高频隔离变压器具有质量轻，体积小等优点，高频隔离光伏并网逆变器，其电路结构如图所示。光伏阵列发出的直流电被输入侧的全桥逆变器翻转成为高频脉宽的交流脉冲电压，通过高频变压器进行隔离传输。高频脉冲电压到达变压器副边后，经二极管整流桥将负半周脉冲电压反向，整流成为直流电，再经中间直流侧的大电解电容进行滤波，形成稳定的中间侧直流电压。最后经过输出侧的后级全桥逆变器逆变成为交流电，并入电网。