光伏逆變器中的均壓輔電電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種直流一直流變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，三電平逆變器及其并聯(lián)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，與傳統(tǒng)兩電平逆變器相比，三電平逆變器輸出電能質(zhì)量好，所需濾波器體積小，同時(shí)開關(guān)損耗低，有效降低了系統(tǒng)的成本和體積。如圖1所示為T型三電平電路。
[0003]而采用模塊并聯(lián)方式的逆變器，一方面改善電網(wǎng)電能質(zhì)量，另一方面提升系統(tǒng)效率。同時(shí)采用智能的模塊控制手段，自動(dòng)跟據(jù)工況使模塊投入或切出工作狀態(tài)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)工作的模塊數(shù)量，使逆變器始終工作在高效率的最佳工作點(diǎn)，延長逆變器的工作時(shí)間。尤其時(shí)冗余控制，在某一模塊發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)停止并切出該故障模塊，使其對系統(tǒng)影響最小，大幅提升系統(tǒng)的可靠性。
[0004]三電平電路的輸入分為正負(fù)母線，在系統(tǒng)或控制參數(shù)不對稱時(shí)，正負(fù)母線電壓會(huì)不均衡，影響系統(tǒng)的控制和性能。盡管單臺(tái)逆變器可以通過調(diào)制方法解決母線電壓不均問題，但會(huì)對逆變器并聯(lián)性能產(chǎn)生影響。因此往往通過引入平衡電路的方法解決母線電壓不均壓問題(開關(guān)管Su、Sd與電感L)。
[0005]光伏逆變器的輔助電源一般從光伏側(cè)取電，通過反激變換器形成控制電路所需的低電壓。光伏的系統(tǒng)電壓為1000V，因此反激變換器的開關(guān)管要選用耐壓是1500V的開關(guān)管，特性差成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型要克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡單的均壓輔電電路與控制方法，結(jié)構(gòu)簡單控制方便，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了母線電容的均壓和輔助電源的穩(wěn)定輸出。
[0007]本實(shí)用新型所述的光伏逆變器中的均壓輔電電路中，第一防反二管Dl的陽級(jí)與第一輸入電容Cl的第一端相連，變壓器第一繞組LI的第一端與第一防反二極管Dl的陰極相連，第一繞組LI的第二端與第一開關(guān)管SI的漏級(jí)相連，第一開關(guān)管SI的源極與第一輸入電容Cl的第二端、第二輸入電容C2的第一端、及第二防反二極管D2的陽級(jí)相連，變壓器第二繞組L2的第一端與第二防反二極管D2的陰極相連，第二繞組L2的第二端與第二開關(guān)管S2的漏級(jí)相連，第二開關(guān)管S2的源極與第二輸入電容C2的第二端相連，Vinl為第一輸入電容Cl的電壓，Vin2為第二輸入電容C2的電壓，Drl與Dr2分別為第一開關(guān)管SI與第二開關(guān)管S2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0008]變壓器第三繞組L3的第一端與輸出二極管Do的陽極相連，輸出二極管Do的陰極與輸出電容Co的第一端及負(fù)載電阻Ro的第一端相連，輸出電容Co的第二端與變壓器第三繞組L3的第二端及負(fù)載電阻Ro的第二端相連，Vout為輸電容Co的電壓。
[0009]變壓器第一繞組LI的第一端與第二繞組L2的第一端及第三繞組L3的第二端為同名端。
[0010]所述的均壓輔電電路中開關(guān)管的控制方法，其特征在于:
[0011]當(dāng)Vinl與Vin2的差值小于閥值VF時(shí)，第一開關(guān)管與第二開關(guān)管共同工作，Drl與Dr2同時(shí)輸出。
[0012]當(dāng)Vinl大于Vin2，并且他們的差值大于閥值VF時(shí)，第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Dr2占空比減小至O。
[0013]當(dāng)Vinl小于Vin2，并且他們的差值大于閥值VF時(shí)，第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Drl占空比減小至O。
[0014]占空比的減小不影響輔助電源輸出電壓Vout的穩(wěn)定。
[0015]本實(shí)用新型僅通過一只具有三個(gè)繞組的變壓器，組成原邊串聯(lián)結(jié)構(gòu)的反激電路，一方面降低了輔電開關(guān)管的電壓應(yīng)力，使采用900V耐壓的開關(guān)管成為可能，另一方面通過輔助電源的控制實(shí)現(xiàn)母線電壓的均壓。
[0016]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:電路簡單可靠，只通過一組開關(guān)電源同時(shí)實(shí)現(xiàn)輔助電源和母線均壓兩個(gè)功能，節(jié)省了成本和體積。
【附圖說明】
[0017]圖1是現(xiàn)有帶均壓電路的T型三電平逆變器
[0018]圖2是本實(shí)用新型的電路圖；
【具體實(shí)施方式】
[0019 ]參見圖2，本實(shí)用新型的光伏逆變器中的均壓輔電電路與控制方法，包括:
[0020]本實(shí)用新型所述的光伏逆變器中的均壓輔電電路中，第一防反二管Dl的陽級(jí)與第一輸入電容Cl的第一端相連，變壓器第一繞組LI的第一端與第一防反二極管Dl的陰極相連，第一繞組LI的第二端與第一開關(guān)管SI的漏級(jí)相連，第一開關(guān)管SI的源極與第一輸入電容Cl的第二端、第二輸入電容C2的第一端、及第二防反二極管D2的陽級(jí)相連，變壓器第二繞組L2的第一端與第二防反二極管D2的陰極相連，第二繞組L2的第二端與第二開關(guān)管S2的漏級(jí)相連，第二開關(guān)管S2的源極與第二輸入電容C2的第二端相連，Vinl為第一輸入電容Cl的電壓，Vin2為第二輸入電容C2的電壓，Drl與Dr2分別為第一開關(guān)管SI與第二開關(guān)管S2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0021]變壓器第三繞組L3的第一端與輸出二極管Do的陽極相連，輸出二極管Do的陰極與輸出電容Co的第一端及負(fù)載電阻Ro的第一端相連，輸出電容Co的第二端與變壓器第三繞組L3的第二端及負(fù)載電阻Ro的第二端相連，Vout為輸電容Co的電壓。
[0022]變壓器第一繞組LI的第一端與第二繞組L2的第一端及第三繞組L3的第二端為同名端。
[0023]所述的均壓輔電電路中開關(guān)管的控制方法，其特征在于:
[0024]當(dāng)Vinl與Vin2的差值小于閥值VF時(shí)，第一開關(guān)管SI與第二開關(guān)管S2共同工作，Drl與Dr2同時(shí)輸出。
[0025]當(dāng)Vinl大于Vin2，并且他們的差值大于閥值VF時(shí)，第二開關(guān)管S2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Dr2占空比減小至O。
[0026]當(dāng)Vinl小于Vin2，并且他們的差值大于閥值VF時(shí)，第一開關(guān)管SI的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Drl占空比減小至O。
[0027]占空比的減小不影響輔助電源輸出電壓Vout的穩(wěn)定。
[0028]與控制方法相結(jié)合本電路有三種工作情況:第一開關(guān)管SI和第二開關(guān)管S2共同工作情況;第一開關(guān)管SI正常工作，第二開關(guān)管S2占空比減小至零工作情況;第二開關(guān)管S2正常工作，第一開關(guān)管SI占空比減小至零工作情況:
[0029]在第一開關(guān)管SI和第二開關(guān)管S2共同工作情況:
[0030]當(dāng)?shù)谝惠斎腚娙軨l的電壓Vinl與第二輸入電容C2的電壓Vin2相差的閥值小于VF時(shí)，此時(shí)可以認(rèn)為母線電壓處于均衡狀態(tài)，無需通過均壓輔助電源調(diào)整母線電壓，第一開關(guān)管SI和第二開關(guān)管S2都輸出同樣的占空比D，在第一開關(guān)管SI和第二開關(guān)管S2導(dǎo)通時(shí)，向反激變壓器充電，在第一開關(guān)管SI和第二開關(guān)管S2關(guān)斷時(shí)，反激變壓器通過輸出二極管Do向輸出電容Co放電。由于第一繞組LI與第二繞組L2的匝數(shù)都為nl，因此由第一電容Cl和第二電容C2放出的能量相同。可以通過占空比來調(diào)節(jié)輔助電源的輸出電壓。
[0031]第一開關(guān)管SI正常工作，第二開關(guān)管S2占空比減小至零工作情況:
[0032]當(dāng)?shù)谝惠斎腚娙軨l的電壓Vinl大于第二輸入電容C2的電壓Vin2，并且相差的閥值大于VF時(shí)，此時(shí)母線電容處于非均衡狀態(tài)，因此僅由第一輸入電容Cl提供輔助電源所需的能量，第二輸入電容C2不提供輔電能量，從而實(shí)現(xiàn)均壓的調(diào)節(jié)。當(dāng)Vinl與Vin2變得相等時(shí)，第二開關(guān)管S2的占空比又開始輸出，回到兩個(gè)開關(guān)管共同工作情況。
[0033]第二開關(guān)管S2正常工作，第一開關(guān)管SI占空比減小至零工作情況:
[0034]當(dāng)?shù)谝惠斎腚娙軨l的電壓Vinl小于第二輸入電容C2的電壓Vin2，并且相差的閥值大于VF時(shí)，此時(shí)母線電容處于非均衡狀態(tài)，因此僅由第二輸入電容C2提供輔助電源所需的能量，第一輸入電容Cl不提供輔電能量，從而實(shí)現(xiàn)均壓的調(diào)節(jié)。當(dāng)Vinl與Vin2變得相等時(shí)，第一開關(guān)管SI的占空比又開始輸出，回到兩個(gè)開關(guān)管共同工作情況。
[0035]除此控制方法外，還可以讓兩開關(guān)管交替工作，前一開關(guān)周期第一開關(guān)管SI輸出，后一開關(guān)周期第二開關(guān)管S2輸出，在此模式下分別調(diào)節(jié)兩路輸出的占空比，在保證輔電輸出電壓Vout穩(wěn)定的情況下實(shí)現(xiàn)母線電壓均壓。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光伏逆變器中的均壓輔電電路，其特征在于:所述的均壓輔電電路中，第一防反二管Dl的陽級(jí)與第一輸入電容Cl的第一端相連，變壓器第一繞組LI的第一端與第一防反二極管Dl的陰極相連，第一繞組LI的第二端與第一開關(guān)管SI的漏級(jí)相連，第一開關(guān)管SI的源極與第一輸入電容Cl的第二端、第二輸入電容C2的第一端、及第二防反二極管D2的陽級(jí)相連，變壓器第二繞組L2的第一端與第二防反二極管D2的陰極相連，第二繞組L2的第二端與第二開關(guān)管S2的漏級(jí)相連，第二開關(guān)管S2的源極與第二輸入電容C2的第二端相連，Vinl為第一輸入電容Cl的電壓，Vin2為第二輸入電容C2的電壓，Drl與Dr2分別為第一開關(guān)管SI與第二開關(guān)管S2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 變壓器第三繞組L3的第一端與輸出二極管Do的陽極相連，輸出二極管Do的陰極與輸出電容Co的第一端及負(fù)載電阻Ro的第一端相連，輸出電容Co的第二端與變壓器第三繞組L3的第二端及負(fù)載電阻Ro的第二端相連，Vout為輸電容Co的電壓； 變壓器第一繞組LI的第一端與第二繞組L2的第一端及第三繞組L3的第二端為同名端。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了光伏逆變器中的均壓輔電電路。包括兩個(gè)開關(guān)管，兩個(gè)箝位二極管，兩個(gè)續(xù)流二極管，兩個(gè)輸出二極管，兩個(gè)箝位電容，一個(gè)倍壓電容，兩個(gè)輸出電容和兩個(gè)帶有兩個(gè)繞組的耦合電感，本發(fā)明利用耦合電感來拓展變換器的電壓增益和降低功率開關(guān)管和二極管的電壓應(yīng)力，利用耦合電感的漏感實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的零電流開通和抑制二極管的反向恢復(fù)電流，箝位二極管和箝位電容組成的箝位電路有效吸收了主開關(guān)管關(guān)斷時(shí)的電壓尖峰和實(shí)現(xiàn)了能量的無損轉(zhuǎn)移，利用倍壓電路進(jìn)一步提高了變換器的增益，并進(jìn)一步降低功率開關(guān)管及輸出二極管的電壓應(yīng)力，電路控制方便，輸入電流紋波小，適用于較大功率，高增益和高效率的光伏并網(wǎng)發(fā)電變換場合。
【IPC分類】H02M7/483, H02S10/00
【公開號(hào)】CN205319965
【申請?zhí)枴緾N201521126801
【發(fā)明人】趙一, 禹紅斌, 榮強(qiáng)
【申請人】杭州禾邁電力電子技術(shù)有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2015年12月30日