摘要：无论单相还是三相光伏逆变器，无功补偿目前已经是设计中的一个基本要求。本文着重介绍了一种采用硅MOSFET来实现无功补偿的拓扑，并且该拓扑具有很高的切换频率和转换效率，为光伏逆变器效率的提升和体积的减小提供了一种新的思路。Abstract:Whateversinglephaseorthreephasessolarinverter,reactivepowercapabilityisoneofthebasicdesignrequirements.Thisarticleintendstointroduceanewtopology,whichusesSiliconMOSFETtorealizereactivepower.Ithashighswitchingfrequencyandefficiency,whichprovidesanewmethodtogethigherefficiencyandsmallersize.关键词：无功补偿高效率MOSFET光伏逆变器一、引言对于光伏逆变器而言，高效率一直是众多厂家追求的目标，也是衡量逆变器性能最重要的一项指标。目前大多数逆变器拓扑中采用的都是IGBT器件，一个主要原因就是IGBT在双极性调制下可以轻松的实现无功补偿的功能，而MOSFET体二极管的高频特性很差，损耗很高，导致无法在普通逆变拓扑中采用MOSFET来实现无功补偿。如果采用IGBT，又会带来以下一些影响。IGBT由于开关速度较慢，相比普通硅MOSFET器件，具有较大的开关损耗，这样一方面开关频率很难得到较大提升，一般推荐在20KHz一下；另一方面，损耗较大，效率也相对MOSFET有一定差距。如果采用MOSFET，为了匹配MOSFET较高的切换频率，一般采用单电源供电的驱动方式。但是由于担忧米勒效应的存在，使得单电源驱动又面临较大的风险。虽然目前存在多种有效的方法，比如说在栅极和发射极之间安装一个米勒箝位或增加一个电容器。遗憾的是，这些方法都无法完全解决问题，有着这样那样的缺陷。Vincotech推出了一种创新的拓扑——分离输出，采用MOSFET来实现无功补偿的同时，也可以完全避免米勒效应。二、分离输出拓扑原理及仿真分析图1是适用于单相光伏逆变器的Vincotech模块，该模块最大的特点是逆变器同一桥臂采用了分离输出的方式。两个旁路二极管和电池板直接相连，而配备分离输出功能的H桥则连接到电网端，同一桥臂则分成一个MOSFET和一个外部二极管相连。同时该模块的针脚采用低寄生电感布局，这样有利于避免过电压击穿的问题，从而使你的驱动电路配置相对简单。由于采用了MOSFET，这种拓扑它的工作频率也可以高达30KHz以上。这种拓扑有两个明显的优点：.有效抑制米勒效应.解耦MOSFET体二极管图1：H桥分离输出的模块接下来我们详细的看一下这种拓扑的工作方式以及它是如何实现上述两大优点的。图2是传统的H桥的输出滤波器设计，采用LCL的滤波方式。在这种H桥中，为了获得最好的输出效果，采用双极性的调制方式。上文已经提到，由于采用MOSFET，双极性切换时无法进行无功补偿，所以我们可以把图2所示的拓扑演化成图3，采用同一磁芯上绕4个电感来进行滤波，这样就可以把同一桥臂解耦开，即实现分离输出。图2：传统H桥输出滤波器图3:4滤波电感实现分离输出实现分离输出的最主要目的为了进一步屏蔽MOSFET体二极管，原因主要就是不让高频无功电流流过，从而迫使无功电流流过外部所加的反向特性很好的二极管，比如SiC二极管。这样MOSFET在实现无功补偿的同时，由于体二极管没有反向恢复损耗，损耗大大降低。为了实现这一功能，图3所示的拓扑可以进一步演化成图4，采用图3中2个分开的主滤波电感再匹配2个独立的小电感来实现。图4：采用2个独立小电感+2个输出滤波主电感到这里为止，该拓扑就可以在双极性调制下进行很好的工作，2个独立小电感主要有两个作用：一是用来屏蔽MOSFET体二极管，二是为了抑制米勒效应，防止在采用单电源供电的时候上下管直通。这种拓扑同一桥臂的死区时间可以参考普通H桥的死区时间。我们以正半周为例，来分析一下整个工作过程。过程1：MOS3、MOS2开通，电感电流为正。电流回路：DC+→MOS3→10uH→1mH→10uH→MOS2-→DC-过程2：死区时间，所有的MOSFET都关断，电感电流续流。电流回路：1mH→10uH→SiC2→DC+→DC-→SiC3→10uH.在这一过程中，需要注意的是MOS4的体二极管由于下桥10uH小电感的存在，被完全屏蔽了。原因是因为在过程1到过程2的切换中，下桥10uH小电感上的电动势突变（楞次定律），由过程1的左负右正突变成左正右负，我们把这个电动势叫做LsV。如果LsFV-V的值保持为正，那也