目前市場上的光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)按隔離方式來分，可分為隔離型和非隔離型，而抑制或消除共模電流是非隔離型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)必須要解決的問題。

出于在非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器中抑制共模電流的目的，研制一種基于GaN器件的雙Buck逆變器，該逆變器較傳統(tǒng)全橋電路，共模電流小、效率高、控制簡單。針對共模特性進(jìn)行分析研究，分別對其在正常工況與死區(qū)狀態(tài)的共模電流進(jìn)行理論分析，并進(jìn)行仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出該逆變器能夠很好地抑制共模電流的結(jié)論。

通過引入GaN器件來提高開關(guān)頻率解決拓?fù)渥陨黼姼休^大這一問題，并基于GaN器件對電路進(jìn)行損耗分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析基本吻合，驗(yàn)證了損耗分析的正確性。該逆變器的實(shí)測最高效率高達(dá)98.63%。

隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國的環(huán)境問題日益凸顯，因此大力發(fā)展可再生能源發(fā)電，特別是太陽能發(fā)電是解決我國能源危機(jī)和保證可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。近年來，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，雖然目前仍存在部分問題，但光伏發(fā)電的發(fā)展?jié)摿σ琅f吸引了眾多學(xué)者的關(guān)注。

目前市場上的光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)按隔離方式來分，可分為隔離型和非隔離型。隔離型并網(wǎng)逆變器雖然保證了光伏電池板與電網(wǎng)的電氣隔離，有效避免了漏電流的危害，但是由于變壓器的存在，其效率普遍較低；非隔離型并網(wǎng)逆變器中因不存在變壓器，減少了變壓器的能量損耗，具有成本低、體積小、效率高等優(yōu)點(diǎn)。

但是由于光伏電池板與電網(wǎng)存在電氣連接，逆變器中功率器件的高頻動作所導(dǎo)致的共模電壓通過光伏板與大地之間的寄生電容，會在共模回路中形成共模電流，非隔離型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。而共模電流會引起并網(wǎng)電流的畸變，對其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，最重要的是對人身安全構(gòu)成威脅[11]。因此抑制或消除共模電流是非隔離型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)必須要解決的問題。

圖1 非隔離型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

另一方面，氮化鎵（Gallium Nitride, GaN）材料作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料的代表之一，以其高帶隙能量、高臨界擊穿電場和高電子遷移率的特性，開啟了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的新格局。相較于傳統(tǒng)的硅（Silicon, Si）器件，GaN器件更適用于高頻、高壓、高溫、大功率場合和高輻射場合，具有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＲ虼私陙淼玫綇V泛研究和高速發(fā)展。

本文出于在非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器中抑制共模電流的目的，介紹了一種雙Buck逆變器，該拓?fù)漭^傳統(tǒng)全橋電路結(jié)構(gòu)簡單、共模電流小、效率高、可靠性高。本文針對其共模特性進(jìn)行了研究，并通過仿真與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，同時為了解決該拓?fù)渥陨黼姼休^大這一缺點(diǎn)，引入氮化鎵器件，來提高開關(guān)頻率、減小電感體積，并基于氮化鎵器件對電路進(jìn)行了損耗分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

圖11雙脈沖測試平臺實(shí)物圖

結(jié)論

本文研制了一種基于GaN器件的雙Buck逆變器，對其共模特性進(jìn)行了研究與分析，并進(jìn)行了仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出該逆變器能夠很好地抑制共模電流的結(jié)論；由于引入了GaN器件TPH3006PS，開關(guān)頻率較高，減小了電感體積，該拓?fù)渥陨黼姼休^大這一缺點(diǎn)得以解決。

本文基于GaN器件對電路進(jìn)行了損耗分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析基本吻合，驗(yàn)證了損耗分析的正確性。該逆變器的實(shí)測最高效率高達(dá)98.63%。