一种可变电感工作范围连续扩展的方法技术

本发明专利技术公开一种可变电感工作范围连续扩展的方法，其包含两个可变电感、两个继电器、电压控制电流源以及电感范围识别控制器，通过两个继电器的组合开关控制，实现两个可变电感的并联运行、单独运行以及串联运行，组合控制后，两个可变电感运行范围的最大值与最小值相差8倍，极大的拓展了可变电感的运行范围；通过改变电压控制电流源可实现可变电感在最大值与最小值之间实现连续可调。本发明专利技术适用于需要恒定频率工作，又需要保证电流临界连续的变换器中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可变电感工作范围连续扩展的方法，属于电气工程

技术介绍
光伏发电被普遍认为是一种高效、低成本、无污染、使用方便的清洁能源。目前，对光伏发电系统应用的重要方式之一是模块化供电，其可分为直流模块和交流模块(即微逆变器)两类。虽然光伏直流模块中DC/DC变换器实现了每块电池板的MPPT，而且集中式DC/AC也保证了系统的高效，然而这也导致系统冗余度不高。光伏微逆变器直接作为电池板与电网的接口装置集成在电池板背面，其安装方便，可热插拔、冗余性能好而受到广泛研究。现今市场常见的单块光伏电池功率已经达到350W，可以预见，今后的单块电池功率将持续增加，而单个正激、反激型电路仅在合适的功率范围内才能高效变换，在光伏电池输出功率持续增加的背景下，需要更多台的正激或反激电路交错并联，这大大增加了电路的复杂性和成本。因此目前出现了以桥式电路为基础构建的微逆变器，其具体的电路结构是采用能量缓冲电感与高频变压器相串联，变压器前级电路通常为全桥逆变器，而变压器后级电路通常为整流器，整流器后级为实现并网功能的逆变器。目前电流型桥式微逆变器通常采用缓冲电感电流断续模式，如果进一步提高微逆变器的效率，可以控制缓冲电感电流工作于临界连续模式，但为此也付出了需要变频控制的代价，由此也带来了低功率时开关频率过高引起的高驱动损耗与高开关损耗。为克服该问题，可引入可变电感作为能量缓冲元件，但可变电感的运行范围有限，因此只能在微逆变器有限的功率范围内实现电流临界连续模式运行。为实现电流型桥式微逆变器在绝大部分功率范围内实现电流临界连续模式运行，必须找到感值变化范围较大的电感，并能够实现连续可调。
技术实现思路
专利技术目的：针对电流型桥式微逆变器实现电流临界连续模式需要变频控制的特点，提出一种可变电感工作范围连续扩展的方法，利用两个继电器的组合开关实现两个可变电感并联、独立工作与串联运行，实现了可变电感范围的极大扩展，是单个可变电感运行范围的8倍；而且通过控制电流源输出电流的大小实现可变电感值的连续调节，从而保证在绝大部分功率范围内电流临界连续。技术方案：一种可变电感工作范围连续扩展的方法，包括第一可变电感L1、第二可变电感L2、第一继电器K1、第二继电器K2、电压控制电流源、电感范围识别控制器；其中第一可变电感L1具有主绕组W1、第一偏磁绕组W11与第二偏磁绕组W12；第二可变电感L2具有主绕组W2、第一偏磁绕组W21与第二偏磁绕组W22；第一继电器K1是具有三个触点的单刀双掷开关，其第三触点为单刀的固定连接触点；第二继电器K2是具有两个触点的单刀单掷开关；第一可变电感L1主绕组W1的同名端与第一继电器K1的第一触点连接，第一可变电感L1主绕组W1的异名端与第一继电器K1的第二触点、第二继电器K2的第一触点连接；第二可变电感L2主绕组W2的同名端与第一继电器K1的第三触点连接，第二可变电感L2主绕组W2的异名端与第二继电器K2的第二触点连接；第一可变电感L1主绕组W1的同名端、第二可变电感L2主绕组W2的异名端作为组合以后的总电感的两端。第一可变电感L1第一偏磁绕组W11的异名端与第一可变电感L1第二偏磁绕组W12的异名端连接，第一可变电感L1第二偏磁绕组W12的同名端与第二可变电感L2第一偏磁绕组W21的同名端连接，第二可变电感L2第一偏磁绕组W21的异名端与第二可变电感L2第二偏磁绕组W22的异名端连接。电压控制电流源的第一输出端、第二输出端分别与第一可变电感L1第一偏磁绕组W11的同名端、第二可变电感L2第二偏磁绕组W22的同名端连接。电感范围识别控制器的输入端连接外部电感基准值信号L*，电感范围识别控制器的第一输出端连接到电压控制电流源的输入端，电感范围识别控制器的第二输出端、第三输出端的输出信号uk1、uk2分别作为第一继电器K1、第二继电器K2的控制信号。第一可变电感L1、第二可变电感L2各项参数均相同，通过控制电压控制电流源输出电流的大小实现电感值的调节，其各自的电感值变化范围的最小值设定为L，最大值设定为2L；电感范围识别控制器的输入端连接外部电感基准值信号L*，其范围为0.5L～4L；当外部电感基准值信号L*的范围在0.5L～L时，电感范围识别控制器的第二输出端、第三输出端的输出信号uk1、uk2均为高电平，第一继电器K1、第二继电器K2均闭合，此时第一可变电感L1与第二可变电感L2为并联连接；当外部电感基准值信号L*的范围在L～2L时，电感范围识别控制器的第二输出端、第三输出端的输出信号uk1、uk2分别为高电平、低电平，第一继电器K1闭合、第二继电器K2断开，此时第一可变电感L1断路，不参与工作，第二可变电感L2作为输出的电感；当外部电感基准值信号L*的范围在2L～4L时，电感范围识别控制器的第二输出端、第三输出端的输出信号uk1、uk2均为低电平，第一继电器K1、第二继电器K2均断开，此时第一可变电感L1与第二可变电感L2为串联连接；在确定第一继电器K1、第二继电器K2的通断与第一可变电感L1、第二可变电感L2的连接方式以后，电感范围识别控制器控制第一输出端输出电压信号Ucon的大小，由电压控制电流源得到合适的输出电流Icon，以得到与外部电感基准值信号L*相等的总电感值。根据以上所述方法所得到的总电感值的范围为0.5L-4L，其最大值为最小值的8倍，大大高于单个可变电感变化范围；一种可变电感工作范围连续扩展的方法，其控制的可变电感可应用于电流临界连续的变换器中，可保证在恒定频率下调节输出功率，大大方便了控制，提高了效率。有益效果：采用上述方案后，通过两个继电器改变两个可变电感的连接方式，实现了组合后的电感值的最大值为最小值的8倍，远远高于单个可变电感的变化范围。将本专利技术应用于电流型桥式光伏微逆变器，可大大拓展微逆变器前级DC/DC变换器的电流临界连续的范围，这可以大大降低电路中的开关器件电流应力，降低器件的导通损耗以及变压器的铁损与铜损，提高电流型桥式光伏微逆变器的效率。附图说明图1为本专利技术实施例的一种可变电感工作范围连续扩展的方法示意图；图2为本专利技术实施例的单个可变电感的绕组结构示意图；图3为本专利技术实施例的电压控制电流源的电路结构；图4为本专利技术实施例的可变电感随电流源输出的变化曲线图；图5为本专利技术实施例的两个可变电感并联运行等效电路；图6为本专利技术实施例的两个可变电感独立等效电路；图7为本专利技术实施例的两个可变电感串联运行等效电路；图中符号名称：L1——第一可变电感；L2——第二可变电感；K1——第一继电器；K2——第二继电器；W1——第一可变电感主绕组；W11——第一可变电感第一偏磁绕组；W12——第一可变电感第二偏磁绕组；W2——第二可变电感主绕组；W21——第二可变电感第一偏磁绕组；W22——第二可变电感第二偏磁绕组；L*——外部电感基准值信号；Ucon——可变自感控制电压信号；Icon——可变电感控制电流；uk1-uk2——第一继电器与第二继电器的控制信号；R1-R3——信号电路第一电阻至第三电阻；U1-U2——信号电路第一运放至第三运放；V1——信号电路三极管；具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术。如图1所示，一种可变电感工作范围连续扩展的方法，包括第一可变电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变电感工作范围连续扩展的方法，其特征在于：包括；第一可变电感L1、第二可变电感L2、第一继电器K1、第二继电器K2、电压控制电流源、电感范围识别控制器；其中第一可变电感L1具有主绕组W1、第一偏磁绕组W11与第二偏磁绕组W12；第二可变电感L2具有主绕组W2、第一偏磁绕组W21与第二偏磁绕组W22；第一继电器K1是具有三个触点的单刀双掷开关，其第三触点为单刀的固定连接触点；第二继电器K2是具有两个触点的单刀单掷开关；第一可变电感L1主绕组W1的同名端与第一继电器K1的第一触点连接，第一可变电感L1主绕组W1的异名端与第一继电器K1的第二触点、第二继电器K2的第一触点连接；第二可变电感L2主绕组W2的同名端与第一继电器K1的第三触点连接，第二可变电感L2主绕组W2的异名端与第二继电器K2的第二触点连接；第一可变电感L1主绕组W1的同名端、第二可变电感L2主绕组W2的异名端作为组合以后的总电感的两端；第一可变电感L1第一偏磁绕组W11的异名端与第一可变电感L1第二偏磁绕组W12的异名端连接，第一可变电感L1第二偏磁绕组W12的同名端与第二可变电感L2第一偏磁绕组W21的同名端连接，第二可变电感L2第一偏磁绕组W21的异名端与第二可变电感L2第二偏磁绕组W22的异名端连接；电压控制电流源的第一输出端、第二输出端分别与第一可变电感L1第一偏磁绕组W11的同名端、第二可变电感L2第二偏磁绕组W22的同名端连接；电感范围识别控制器的输入端连接外部电感基准值信号L*，电感范围识别控制器的第一输出端连接到电压控制电流源的输入端，电感范围识别控制器的第二输出端、第三输出端的输出信号uk1、uk2分别作为第一继电器K1、第二继电器K2的控制信号。...

【技术特征摘要】
1.一种可变电感工作范围连续扩展的方法，其特征在于：包括；第一可变电感L1、第二可变电感L2、第一继电器K1、第二继电器K2、电压控制电流源、电感范围识别控制器；其中第一可变电感L1具有主绕组W1、第一偏磁绕组W11与第二偏磁绕组W12；第二可变电感L2具有主绕组W2、第一偏磁绕组W21与第二偏磁绕组W22；第一继电器K1是具有三个触点的单刀双掷开关，其第三触点为单刀的固定连接触点；第二继电器K2是具有两个触点的单刀单掷开关；第一可变电感L1主绕组W1的同名端与第一继电器K1的第一触点连接，第一可变电感L1主绕组W1的异名端与第一继电器K1的第二触点、第二继电器K2的第一触点连接；第二可变电感L2主绕组W2的同名端与第一继电器K1的第三触点连接，第二可变电感L2主绕组W2的异名端与第二继电器K2的第二触点连接；第一可变电感L1主绕组W1的同名端、第二可变电感L2主绕组W2的异名端作为组合以后的总电感的两端；第一可变电感L1第一偏磁绕组W11的异名端与第一可变电感L1第二偏磁绕组W12的异名端连接，第一可变电感L1第二偏磁绕组W12的同名端与第二可变电感L2第一偏磁绕组W21的同名端连接，第二可变电感L2第一偏磁绕组W21的异名端与第二可变电感L2第二偏磁绕组W22的异名端连接；电压控制电流源的第一输出端、第二输出端分别与第一可变电感L1第一偏磁绕组W11的同名端、第二可变电感L2第二偏磁绕组W22的同名端连接；电感范围识别控制器的输入端连接外部电感基准值信号L*，电感范围识别控制器的第一输出端连接到电压控制电流源的输入端，电感范围识别控制器的第二输出端、第三输出端的输出信号uk1、uk2分别作为第一继电器K1、第二继电器K2的控制信号。2.一种如权利要求1所述的第一可变电感...

【专利技术属性】
技术研发人员：阚加荣，吴云亚，彭思敏，梁艳，许志华，吴冬春，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32