單相逆變器低頻脈動電流抑制機理分析與方法綜述

汪 飛，雷志方，梁 東，張 巍，阮 毅

（上海大學 機電工程與自動化學院，上海 200072）

0 引言

由于環境污染加劇和能源日益緊缺，可再生能源（如風、太陽、水等）被逐步用來可靠替代傳統能源（如石油、天然氣、煤等）。分布式發電系統作為一種高效利用可再生能源的發電形式，在全球范圍內得到廣泛發展，其中逆變器是其核心部件［1］。單相逆變器廣泛應用于小功率（＜10 kW）的分布式發電系統、航空直流電源系統和不間斷供電電源系統等場 合［2］。

在燃料電池系統中，當燃料電池輸出電流存在頻率小于1 kHz、峰峰值為2倍于輸出電流平均值的低頻脈動分量時，電池輸出功率減少幅度高達10%［3］。因此，低頻脈動電流會嚴重影響燃料電池的最大功率輸出。此外，低頻脈動電流會導致燃料電池過熱，增加額外的損耗，縮短使用壽命，使系統效率降低，嚴重時甚至會導致系統不穩定［3-7］。對于光伏發電系統，光伏電池輸出電流中的低頻脈動分量使其在最大功率點處出現功率振蕩，影響最大功率點跟蹤，降低了系統效率［8-10］。對于兩級式逆變系統，低頻紋波會導致電流有效值增大，開關管電流應力和通態損耗增加，降低了前級 DC/DC 變換器效率［11］。

綜上可知，由單相逆變系統交流側所產生的低頻脈動功率，會引起逆變器輸入電流的低頻脈動，進而影響燃料電池系統或光伏發電系統的性能。因此，如何抑制單相逆變器低頻脈動電流成為了研究熱點，學者們也提出了不同的抑制方法。本文將現有的低頻脈動電流抑制方法歸結分類，對抑制機理進行了分析和比較，對研究方向進行了討論，為后續的相關研究提供參考。……