DCM变频控制的反激单相光伏并网微型逆变器及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于恒电流峰值DCM变频控制反激式单相光伏并网微型逆变器及其控制方法，其包括反激单相光伏并网微型逆变器主电路和电流峰值与开关频率控制单元，电流峰值与开关频率控制单元包括电容Cq、两个电流源、主控器、两个RS触发器和两个比较器。其变频控制方法主要包括步骤S1‑S6。本发明专利技术方案提出的DCM变频控制策略，能够实现反激式单相光伏并网微型逆变器在DCM工作模式下的变频控制，在低瞬时输出功率时开关频率较低，能有效降低开关损耗从而提升逆变器的整体效率。

【技术实现步骤摘要】
DCM变频控制的反激单相光伏并网微型逆变器及控制方法
本专利技术涉及光伏发电
，具体涉及一种DCM变频控制的反激单相光伏并网微型逆变器及变频控制方法。
技术介绍
已有的反激式单相光伏并网逆变器其控制策略都有相应缺点：(1)CCM反激式单相光伏微型逆变器其传递函数有一个右半平面的零点，需要对整个系统进行闭环电流控制，其系统控制复杂；由于整个系统中引入了PI控制，PI控制存在一定的误差，会导致电流跟踪电流参考信号时出现偏差，影响并网电流的质量；在CCM模式下，当反激主开关管下次导通时，储存在电感中的能量没有完全传递到电网，造成了能量损耗降低了逆变器整体效率；(2)BCM反激式单相光伏并网微型逆变器只能工作在变频模式，其频率不受控制，在正弦波零点附近其频率能达到兆赫兹级别，不仅加大了对硬件的要求增加了系统成本，而其增大了开关损耗影响逆变器整体效率。(3)传统DCM恒频控制反激式单相光伏并网微型逆变器其开关频恒定，在正弦波零点附近或瞬时输出功率较小时仍然保持较高的开关频率，增大了开关损耗，影响逆变器的整体效率。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种DCM变频控制的反激单相光伏并网微型逆变器及变频控制方法。为达到上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：提供一种DCM变频控制的反激单相光伏并网微型逆变器，其包括反激单相光伏并网微型逆变器主电路和电流峰值与开关频率控制单元，电流峰值与开关频率控制单元包括电容Cq、第一电流源和第二电流源，第一电流源和第二电流源之间设置有可控单刀双掷开关S5；电容Cq与第一比较器的负相输入端连接，第一比较器的输出端与第一RS接触器和第二RS触发器的S端连接；第一RS触发器的Q端与可控单刀双掷开关S5连接，第二RS触发器的R端与第二比较器的输出端连接；反激单相光伏并网微型逆变器主电路中的开关管Q1与接地端之间设置有原边电流采样电阻Rs，且第二RS触发器的Q端与开关管Q1连接；第一比较器的正相输入端接地，第二比较器的正相输入端输入原边电流采样电阻Rs采集的原边电流采样信号，第二比较器的负相输入端接入恒定电压值；反激单相光伏并网微型逆变器主电路中的反激变压器上设置有检测次级电流过零的辅助绕组Nb，辅助绕组Nb上的电压信号与主控器连接，第一RS触发器的R端与主控器相接。进一步地，辅助绕组Nb通过调理电路与主控器连接。进一步地，原边电流采样电阻通过原边采样电路与第二比较器的正相输入端连接。进一步地，第一电流源为一恒定电流源，第二电流源为可变电流源。一种DCM变频控制的反激单相光伏并网微型逆变器的变频控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在整个变频控制周期初始时刻，开关管Q1导通，可控单刀双掷开关S5位于b点，此时电容Cq以第一电流源的值减去第二电流源的值为大小的电流值进行充电；S2：原边电流采样电阻Rs采集的原边电流采样信号与第二比较器给定的值进行比较，当原边电流采样信号大于给定的值时，比较器二输出高电平给第二RS触发器的R端，此时第二触发器的Q输出端输出低电平，从而关断开关管Q1；S3：开关管Q1关断后，反激变压器次级绕组Ns的感应电流通过二极管D开始逐渐下降，当电流下降到零的时候，此时辅助绕组Nb上的电压发生跳变，主控器检测到辅助绕组Nb上电压的跳变信号后产生一个高电平给第一RS触发器的R端；S4：接着，第一RS触发器的Q输出端输出低电平控制单刀双掷开关S5位于a点，第一电流源被旁路，电容Cq以第二电流源的值进行放电；S5：此时，第一比较器将电容Cq两端的电压与零值进行比较，当电容Cq两端的电压小于零时，第一比较器输出高电平给第一RS触发器和第二RS触发器的S端；第一RS触发器的Q输出端输出高电平控制单刀双掷开关位于b点，第二RS触发器的Q输出端输出高电平控制主开关管Q1导通，开始下一个控制周期。本专利技术的有益效果为：DCM变频控制具有开关频率可变、开关损耗小、逆变器整体效率高等优点，利用恒定原边电流峰值单元和开关频率控制单元实现本专利技术提出的变频控制。采用的电流峰值与开关频率控制单元中的开关频率控制功能并不需要平均电流传感器，而是通过采样电阻Rs采取每个周期内反激变压器原边电感电流，再由辅助绕组Nb检测次级电流过零，根据原副边电感电流的变化，采用简单的逻辑电路实现开关周期的调整，从而保证平均输出电流跟随设定的参考电流。另外，由于在每个周期内电感电流被精确的控制，所以逆变器输出的并网电流THD值较低，提高了反激逆变器并网电流的质量，保证了单相光伏并网微型逆变器并网的可靠性，从而确保了电网运行的安全。电流峰值与开关频率控制单元中的开关频率控制是由一个电容Cq和两个电流源以及检测电路实现，通过两个电流源对电容Cq的充放电过程控制开关管Q1的频率；整个周期从开关管Q1的导通开始，与此同时可控单刀双掷开关S5接通b点，电容Cq开始充电，当原边电流达到给定的电流峰值时关断开关管Q1，此时反激变压器的副边Ns流过感应电流并经副边二极管D逐渐下降；当次级电流减小到零时，可控单刀双掷开关S5切换到a点，电容Cq以第二电流源的电流大小开始放电，当电容Cq电压放电到零时开始下一个周期。该控制的主要目的是为了产生一个恒定峰值的原边电感电流并输出一个满足要求的并网电流。由于第二电流源为可变电流源，电容Cq的充放电电流大小可变，从而决定了电容Cq的充放电周期可变，该周期决定了反激变压器开关管Q1的开关频率，从而实现了反激式单相光伏并网微型逆变器的恒电流峰值DCM变频控制；辅助绕组电压调理电路对辅助绕组Nb上的电压信号进行调理，提高信号质量；原边电流采样电路对原边电流采样电阻采集的信号进行放大和滤波处理。本专利技术方案提出的DCM变频控制策略，能够实现反激式单相光伏微型并网逆变器在DCM工作模式下的变频控制，在低瞬时输出功率时开关频率较低，能有效降低开关损耗从而提升逆变器的整体效率。附图说明图1为DCM变频控制电气原理图。图2为电流峰值与开关频率控制单元电气原理图。图3为DCM变频控制反激变压器初次级电感电流波形图。图4为恒频控制与变频控制开关频率变化曲线图。图5为不同输出功率时开关频率对比曲线图。图6为DCM变频控制原边电感电流波形图。图7为DCM变频控制过程图。图8为辅助绕组电压调理电路的电路图。图9为原边电流采样电路图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。如图1和图2所示，一种DCM变频控制的反激单相光伏并网微型逆变器，其包括反激单相光伏并网微型逆变器主电路和电流峰值与开关频率控制单元，电流峰值与开关频率控制单元包括电容Cq、第一电流源和第二电流源，第一电流源和第二电流源之间设置有可控单刀双掷开关S5；电容Cq与第一比较器的负相输入端连接，第一比较器的输出端与第一RS接触器和第二RS触发器的S端连接；第一RS触发器的Q端与可控单刀双掷开关S5连接，第二RS触发器的R端与第二比较器的输出端连接；反激单相光伏并网微型逆变器主电路中的开关管Q1与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种DCM变频控制的反激单相光伏并网微型逆变器，其特征在于，包括反激单相光伏并网微型逆变器主电路和电流峰值与开关频率控制单元，所述电流峰值与开关频率控制单元包括电容Cq、第一电流源和第二电流源，所述第一电流源和第二电流源之间设置有可控单刀双掷开关S5；所述电容Cq与第一比较器的负相输入端连接，所述第一比较器的输出端与第一RS接触器和第二RS触发器的S端连接；所述第一RS触发器的Q端与可控单刀双掷开关S5连接，所述第二RS触发器的R端与第二比较器的输出端连接；所述反激单相光伏并网微型逆变器主电路中的开关管Q1与接地端之间设置有原边电流采样电阻Rs，且第二RS触发器的Q端与开关管Q1连接；所述第一比较器的正相输入端接地，第二比较器的正相输入端输入原边电流采样电阻Rs采集的原边电流采样信号，第二比较器的负相输入端接入恒定电压值；所述反激单相光伏并网微型逆变器主电路中的反激变压器上设置有检测次级电流过零的辅助绕组Nb，辅助绕组Nb上的电压信号与主控器连接，所述第一RS触发器的R端与主控器相接。

【技术特征摘要】
1.一种DCM变频控制的反激单相光伏并网微型逆变器，其特征在于，包括反激单相光伏并网微型逆变器主电路和电流峰值与开关频率控制单元，所述电流峰值与开关频率控制单元包括电容Cq、第一电流源和第二电流源，所述第一电流源和第二电流源之间设置有可控单刀双掷开关S5；所述电容Cq与第一比较器的负相输入端连接，所述第一比较器的输出端与第一RS接触器和第二RS触发器的S端连接；所述第一RS触发器的Q端与可控单刀双掷开关S5连接，所述第二RS触发器的R端与第二比较器的输出端连接；所述反激单相光伏并网微型逆变器主电路中的开关管Q1与接地端之间设置有原边电流采样电阻Rs，且第二RS触发器的Q端与开关管Q1连接；所述第一比较器的正相输入端接地，第二比较器的正相输入端输入原边电流采样电阻Rs采集的原边电流采样信号，第二比较器的负相输入端接入恒定电压值；所述反激单相光伏并网微型逆变器主电路中的反激变压器上设置有检测次级电流过零的辅助绕组Nb，辅助绕组Nb上的电压信号与主控器连接，所述第一RS触发器的R端与主控器相接。2.根据权利要求1所述的DCM变频控制的反激单相光伏并网微型逆变器，其特征在于，所述辅助绕组Nb通过调理电路与主控器连接。3.根据权利要求1所述的DCM变频控制的反激单相光伏并网微型逆变器，其特征在于，所述原边电流采样电阻通过原边采样电路与第二比较器的正相输入端连接。4.根据权利要求1所述的DCM变频控制的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，李佳龙，阎铁生，呼爱国，陈亮，杨新骜，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川,51