燕山大學電氣工程學院的研究人員郭小強、賈曉瑜， 在2018年第2期《電工技術學報》上撰文， 共模漏電流抑制是非隔離型光伏並網系統需要解決的關鍵問題。 首先建立傳統非隔離型級聯H橋光伏並網系統共模模型， 推導出系統共模漏電流數學運算式， 分析影響系統共模漏電流的主要因素， 指出傳統級聯H橋逆變器無法抑制共模漏電流的原因。
然後提出一種級聯H5逆變器拓撲及其調製策略， 有效地抑制了系統共模漏電流。 最後搭建數位控制實驗樣機系統， 對級聯H4拓撲和級聯H5拓撲進行對比實驗， 實驗結果驗證了所提方案的有效性。
隨著世界各國對能源需求的增長， 太陽能作為一種清潔可再生能源在發電領域得到越來越多的應用。 傳統光伏發電系統採用隔離變壓器實現電氣隔離和電壓調整， 但隔離變壓器會增加系統成本、體積、重量， 影響系統效率。
非隔離型光伏並網逆變器可以很好地解決上述問題[1]。 另外， 由於缺少變壓器隔離， 光伏電池和電網之間存在電氣連接， 會在光伏電池板和大地之間的寄生電容上產生共模漏電流[2,3]。 高頻變化的共模漏電流會產生電磁干擾， 引起並網電流畸變， 增加系統損耗， 甚至對人身安全構成威脅[4]。 因此， VDE 0126 1 1標準規定當共模漏電流有效值超過30mA時， 非隔離型光伏發電系統必須在0.3s內從電網中切除。
單相非隔離型光伏逆變器採用單極性調製時具有良好的差模特性， 輸出呈三電平， 電感紋波小[5]， 但單極性調製共模特性差， 因引入高頻變化的共模電壓， 而產生高頻共模漏電流問題。 為解決此問題， 國內外學者進行了廣泛的研究。 基本思想是在電流續流期間將直流側與交流側進行隔離， 保證系統共模電壓不變， 從而抑制共模漏電流。
文獻[5]提出一種改進型全橋拓撲， 通過增加兩個輔助開關實現單極性SPWM的同時消除了高頻脈動的共模電壓， 從而有效抑制共模漏電流。 文獻[6]提出一種H6拓撲， 通過增加兩個輔助開關解決系統共模電壓問題， 具有較好的共模特性， 系統共模漏電流可以得到有效抑制。
文獻[7]提出一種三電平雙Buck光伏並網逆變器， 可以將寄生電容電壓鉗位元至母線電壓的一半， 從而消除了共模漏電流。 除此之外， 國內外學者在新型單相拓撲方面開展了很多有意義的探索[8-13]。
值得注意的是， 上述研究是在單相全橋逆變器拓撲基礎上通過增加開關的方式解決共模漏電流問題。 此外， 單相多電平逆變器在光伏發電領域得到越來越多的應用[14,15]。 相比于上述單相全橋逆變器， 多電平逆變器具有諸多優勢， 例如， 降低功率器件電壓應力、改善輸出波形品質、減小電磁干擾等[16-18]。
目前多電平逆變器主要分為二極體鉗位型、飛跨電容型和級聯型三種。 級聯型逆變器與前兩者的不同之處在於其無需考慮直流電容均壓問題和飛跨電容電壓平衡控制問題，
本文首先建立單相級聯全橋逆變器系統共模模型， 在此基礎上， 分析影響共模漏電流的主要因素， 指出了傳統級聯全橋逆變器無法抑制共模漏電流的原因。 然後提出一種級聯H5逆變器拓撲及其調製策略， 有效地抑制了系統共模漏電流， 最後通過實驗驗證提出方案的有效性。
圖8 級聯H5多電平逆變器
結論本文針對單相級聯H橋光伏逆變器系統共模漏電流問題進行理論分析和實驗研究， 得出以下結論：
1）傳統單相級聯H4拓撲系統共模漏電流由共模電壓和差模電壓共同決定， 由於系統的共模電壓和差模電壓均高頻變化， 因此傳統單相級聯H4拓撲無法有效抑制系統共模漏電流。
2）本文提出的單相級聯H5拓撲系統共模漏電流和差模電壓無關，由共模電壓決定，通過調製策略可以實現共模電壓恒定，從而使系統共模漏電流得到有效抑制。此外，本文提出的方案原理簡單，易於實現，具有一定工程應用價值。
2）本文提出的單相級聯H5拓撲系統共模漏電流和差模電壓無關，由共模電壓決定，通過調製策略可以實現共模電壓恒定，從而使系統共模漏電流得到有效抑制。此外，本文提出的方案原理簡單，易於實現，具有一定工程應用價值。