理论上，并网逆变器只向电网注入交流电流，然而在实际应用中，并网电流中往往含有直流分量。西班牙学者V.Salas在其2007年一份研究报告中指出：大量逆变器存在并网直流注入现象，该报告还简要介绍了美国、英国、德国等国家关于并网直流注入的标准规范，否则电力公司不允许通过逆变器入网发电。随着可再生能源发电并网应用的不断发展，直流注入问题逐渐引起重视。并网直流注入将对电网设备产生不良影响，如引发变压器或互感器饱和、变电所接地网腐蚀等问题，研究并网直流注入问题具有重要的现实意义。

早期的并网逆变器系统采用低频接口，即输出端通过工频隔离变压器接入电网，实现电压调整和电气隔离，同时还起到了抑制直流注入的作用。由于工频隔离变压器体积大、成本高、损耗大，且影响系统整机效率，因此采用无工频隔离变压器的高频接口并网逆变器系统已成为目前研究热点。虽然去掉变压器可以使并网逆变器系统整体效率得到一定改善，但却带来一些新的问题，如直流注入和漏电流等。

由于并网逆变器控制电路中运算放大器的零点漂移，开关器件本身及其驱动电路不一致等原因，会使逆变器输出电压产生直流分量。逆变电源并联直流环流产生原因主要有：①信号采集调理电路如运算放大器的零点漂移产生的偏置误差和A/D转换精度对直流分量都会产生一定的影响；②由开关器件开关速度、饱和压降及驱动信号传输时间的差异，使得一个工作周期中，使两个逆变桥臂中点正负电压伏秒积不等于零，从而使得逆变器输出电压含有直流分量。

在逆变器输出端串联电容可以隔离直流电流，如图8-21所示。并网逆变器输出侧电路时域和频域数学方程如式（8-8）、式（8-9）所示，其中，U_in为逆变器端电压，R为电感等效串联电阻。

由式（8-9）可知，在ω=0直流频率处，输出电流I_o（jω）=0。

实际应用中，为避免产生过大的基波压降，隔直电容取值一般较大，成本较高，其杂散参数也影响系统效率。另外，一旦电容损坏引起断路，将造成电感能量无法泄放而导致过电压现象。

可引入虚拟电容概念，采用控制算法代替物理的隔直电容，抑制并网直流注入。以图8-21所示单相并网逆变器系统为例，对应的系统线性模型如图8-22所示，其中，I_ref为电流参考给定，G（s）为电流控制器，K为PWM增益。

图8-21 引入隔直电容的单相并网逆变器系统

图8-22 并网逆变器系统线性模型

做等效变换后控制结构如图8-23所示。可见，将并网电流前馈至占空比可实现隔直电容的作用，由于该电容并非客观存在，故称之为虚拟电容。(www.daowen.com)

图8-23 并网逆变器系统等效模型

根据图8-22或图8-23可得系统传递函数为

其中，

并网电流中可能存在直流分量的原因一般可归为两类：第一类包括参考电流或载波中含有直流成分，均可等效为参考电流含有直流分量；第二类包括电网侧含有直流成分或半导体开关特性不对称导致的直流分量等，均可等效为电网侧含有直流分量。

根据叠加定理分别讨论参考电流和电网电压对并网电流直流分量的影响，相应的传递函数如下：

图8-24为式（8-11）、式（8-12）的频域分析。由图可知两种情况下，加入电容后在零频率处系统闭环幅频特性均为0，这意味着直流输入信号经过闭环系统后衰减为0，实现了零直流注入。而不加入电容将导致系统闭环幅频特性呈非零增益GA，这意味着直流输入信号经过闭环系统后输出量为输入直流信号的GA倍，即输出存在直流分量。

图8-24 系统频域分析

a）I_o（s）/I_o*（s） b）I_o（s）/U_g（s）

由上述分析可知，为了避免电容上存在过大的基波压降，要求电容越大越好。然而，过大的电容将影响系统动态性能。为了选择合适的电容值，下面分析电容大小对系统动态性能的影响。图8-25为式（8-11）、式（8-12）的阶跃响应。和理论分析一致，随着电容值的增大，系统动态响应越慢。因此，实际应用中需综合考虑电容基波压降和动态响应选择电容值。