北京交通大學電氣工程學院的研究人員閆琪、李豔、王路， 在2017年第20期《電工技術學報》上撰文指出， 目前市場上的光伏並網逆變器結構按隔離方式來分， 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並網系統必須要解決的問題。
出於在非隔離型光伏並網逆變器中抑制共模電流的目的， 研製一種基於GaN器件的雙Buck逆變器， 該逆變器較傳統全橋電路， 共模電流小、效率高、控制簡單。 針對共模特性進行分析研究， 分別對其在正常工況與死區狀態的共模電流進行理論分析， 並進行模擬與實驗驗證，
通過引入GaN器件來提高開關頻率解決拓撲自身電感較大這一問題， 並基於GaN器件對電路進行損耗分析與實驗驗證， 實驗結果與理論分析基本吻合， 驗證了損耗分析的正確性。 該逆變器的實測最高效率高達98.63%。
隨著工業經濟的高速發展， 我國的環境問題日益凸顯， 因此大力發展可再生能源發電， 特別是太陽能發電是解決我國能源危機和保證可持續發展的重要戰略。 近年來， 光伏產業發展迅速， 雖然目前仍存在部分問題， 但光伏發電的發展潛力依舊吸引了眾多學者的關注[1-4]。
目前市場上的光伏並網逆變器結構按隔離方式來分， 可分為隔離型和非隔離型。
但是由於光伏電池板與電網存在電氣連接， 逆變器中功率器件的高頻動作所導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， 非隔離型光伏並網系統結構如圖1所示。 而共模電流會引起並網電流的畸變， 對其他設備產生電磁干擾， 最重要的是對人身安全構成威脅[11]。 因此抑制或消除共模電流是非隔離型光伏並網系統必須要解決的問題。
圖1 非隔離型光伏並網系統結構
另一方面， 氮化鎵（Gallium Nitride, GaN）材料作為第三代寬禁帶半導體材料的代表之一， 以其高帶隙能量、高臨界擊穿電場和高電子遷移率的特性， 開啟了半導體產業的新格局。 相較于傳統的矽（Silicon, Si）器件， GaN器件更適用於高頻、高壓、高溫、大功率場合和高輻射場合，
本文出於在非隔離型光伏並網逆變器中抑制共模電流的目的， 介紹了一種雙Buck逆變器， 該拓撲較傳統全橋電路結構簡單、共模電流小、效率高、可靠性高。 本文針對其共模特性進行了研究， 並通過模擬與實驗進行驗證， 同時為了解決該拓撲自身電感較大這一缺點， 引入氮化鎵器件， 來提高開關頻率、減小電感體積， 並基於氮化鎵器件對電路進行了損耗分析與實驗驗證。
圖11 雙脈衝測試平臺實物圖
結論
本文研製了一種基於GaN器件的雙Buck逆變器， 對其共模特性進行了研究與分析， 並進行了模擬與實驗驗證， 得出該逆變器能夠很好地抑制共模電流的結論；由於引入了GaN器件TPH3006PS， 開關頻率較高， 減小了電感體積， 該拓撲自身電感較大這一缺點得以解決。
本文基於GaN器件對電路進行了損耗分析與實驗驗證， 實驗結果與理論分析基本吻合， 驗證了損耗分析的正確性。 該逆變器的實測最高效率高達98.63%。