应用于虚拟串联光伏DPP系统的反激变换器技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于虚拟串联光伏DPP系统的反激变换器，其包含m个输入电路、1个输出电路以及1个多绕组的高频变压器，其功能等同于m个独立的反激变换器相串联，m个不同输入电路采用移相控制，变压器的等效开关频率为开关管频率的m倍，同时实现降低开关损耗与减小变换器的体积；在不同光伏电池板之间存在功率失配时，本发明专利技术公开的多输入单输出反激变换器可保证每块光伏电池板运行于各自最大功率点，且只有一个副边与光伏电池板串联，实现高功率获取率与高效率的统一。

【技术实现步骤摘要】
应用于虚拟串联光伏DPP系统的反激变换器
本专利技术涉及电力电子变换器及控制
，尤其涉及一种应用于虚拟串联光伏DPP系统的反激变换器。
技术介绍
目前，光伏的主流使用形式是集中式发电，即将光伏电池板进行串联和并联得到光伏阵列，保证足够高的输出电压和电流后，由大功率集中式并网逆变器进行最大功率点跟踪(MPPT)和并网控制，该方式优点明显，即拓扑结构与控制简单、成本相对较低。但也存在明显缺点，即变化范围极宽的输入电压要求采用高耐压、高导通阻抗的器件，且后级的逆变器直流电压利用率低，造成逆变器效率偏低；此外，由于局部阴影、光伏电池板安装角偏差、灰尘、电气参数差异等因素的影响，光伏阵列中，每块光伏电池板输出最大功率点(MPP)处电压与电流不可能一致，导致光伏阵列输出功率受限于功率最小的光伏模块，这种现象称为功率失配，严重时损失功率达30％以上，长期运行会导致光伏模块上产生热斑，并烧毁模块。解决集中式发电问题的常用方法包括光伏直流模块(亦称光伏优化器)、光伏交流模块(亦称光伏微逆变器)方案，两种方案可以保证光伏模块(常见功率约200W)实现MPP运行，但也存在如下的问题：直流模块与交流模块两种方案均采用两级式电路结构，两级变换均为全功率变换器(FPP)，造成控制复杂、效率低、成本高。为消除光伏电池板之间功率失配带来的不利影响，差分功率处理(DPP)方案得到了一定程度的研究，DPP方案中，变换器处理功率仅为光伏电池板额定功率的一部分，且可以实现每块光伏电池板的MPPT控制。但目前研究主要集中于串联型DPP方案，即光伏电池板直接串联，DPP变换器与光伏电池板之间是并联关系，光伏电池板输出电压随外界因素的变化呈现较大的变化范围，为了稳定后级负载电压或者后级变换器输入电压，必须增加集中变换器实现稳压，这大大增加了系统的复杂性与成本。并联型光伏DPP系统由于特定的拓扑关系，具有DPP变换器额定功率小，变换效率高的特点。但是光伏电池之间是并联关系，DPP变换器与光伏电池进行串联，即使光伏电池之间不存在功率失配，与光伏电池相串联的DPP变换器中也会流过与光伏电池电流，且每块电池板均配备一个DPP变换器，造成的串联损耗就会很大。
技术实现思路
针对虚拟串联光伏DPP系统中，多个变换器与光伏电池板相串联造成功率损耗大的问题，本专利技术提出一种应用于虚拟串联光伏DPP系统的反激变换器，该变换器仅有一个变压器副边电路与光伏电池板串联，极大的降低了串联损耗。一种应用于虚拟串联光伏DPP系统的反激变换器，包括输出电路、高频变压器和m个输入电路；所述高频变压器包含副边绕组和m个原边绕组；第i输入电路包含第i光伏电池板、第i输入滤波电容、第i输入侧二极管、和第i输入侧开关管；输出电路包含输出滤波电容、输出侧二极管；m为正整数，i为大于或等于1，且小于或等于m的整数；第i光伏电池板的正极、第i输入滤波电容的正极以及第i输入侧二极管的阳极连接在一起，并作为第i输入电路的正极，第i光伏电池板的负极、第i输入滤波电容的负极以及高频变压器的第i原边绕组异名端连接在一起，并作为第i输入电路的负极，第i输入侧二极管的阴极连接到第i输入侧开关管的漏极，第i输入侧开关管的源极连接到高频变压器的第i原边绕组同名端；高频变压器的副边绕组异名端连接到输出侧二极管的阳极；输出侧二极管的阴极连接到输出滤波电容的正极，并作为输出电路的正极；高频变压器的副边绕组同名端连接到输出滤波电容的负极，并作为输出电路的负极。具体地，第i输入电路的正极连接第(i+1)输入电路的负极，第m输入电路的正极连接输出电路的负极，输出电路的正极连接到后级并网逆变器的一端，第1输入电路的负极连接到后级并网逆变器的另一端。具体地，所述高频变压器等效工作频率为开关频率的m倍。上述应用于虚拟串联光伏DPP系统的反激变换器，高频变压器包含副边绕组和m个原边绕组，第i输入电路包含第i光伏电池板、第i输入滤波电容、第i输入侧二极管、和第i输入侧开关管，输出电路包含输出滤波电容、输出侧二极管，这样使第i光伏电池板的正极、第i输入滤波电容的正极以及第i输入侧二极管的阳极连接在一起，并作为第i输入电路的正极，第i光伏电池板的负极、第i输入滤波电容的负极以及高频变压器的第i原边绕组异名端连接在一起，并作为第i输入电路的负极，第i输入侧二极管的阴极连接到第i输入侧开关管的漏极，第i输入侧开关管的源极连接到高频变压器的第i原边绕组同名端；高频变压器的副边绕组异名端连接到输出侧二极管的阳极；输出侧二极管的阴极连接到输出滤波电容的正极，并作为输出电路的正极；高频变压器的副边绕组同名端连接到输出滤波电容的负极，并作为输出电路的负极，其中仅有1个变压器副边电路与光伏电池相串联，变压器等效工作频率为开关频率的m倍，采用多输入、单输出的反激变换器额定功率仅为光伏电池功率的一部分，使上述应用于虚拟串联光伏DPP系统的反激变换器可保证每块光伏电池板运行于各自最大功率点处，实现了降低开关损耗与减小变换器的体积的统一、高功率获取率与高效率的统一。附图说明图1是一个实施例的应用于虚拟串联光伏DPP系统的反激变换器结构示意图；图2是一个实施例的多输入单输出反激变换器运行的主要波形图；图3是一个实施例的多输入单输出反激变换器的控制框图；图4是一个实施例的多输入单输出反激变换器的输出电压仿真波形与各光伏电池输出电压仿真波形图；图5是一个实施例的多输入单输出反激变换器的输出电流仿真波形图；图6是一个实施例的多输入单输出反激变换器负载突变前变压器原副边电流仿真波形图；图7是一个实施例的多输入单输出反激变换器负载突变后变压器原副边电流仿真波形图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包括在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。在一个实施例中，提供一种应用于虚拟串联光伏DPP系统的反激变换器包括输出电路、高频变压器和m个输入电路；所述高频变压器包含副边绕组和m个原边绕组；第i输入电路包含第i光伏电池板、第i输入滤波电容、第i输入侧二极管、和第i输入侧开关管；输出电路包含输出滤波电容、输出侧二极管；m为正整数，i为大于或等于1，且小于或等于m的整数；第i光伏电池板的正极、第i输入滤波电容的正极以及第i输入侧二极管的阳极连接在一起，并作为第i输入电路的正极，第i光伏电池板的负极、第i输入滤波电容的负极以及高频变压器的第i原边绕组异名端连接在一起，并作为第i输入电路的负极，第i输入侧二极管的阴极连接到第i输入侧开关管的漏极，第i输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于虚拟串联光伏DPP系统的反激变换器，其特征在于，包括输出电路、高频变压器和m个输入电路；所述高频变压器包含副边绕组和m个原边绕组；第i输入电路包含第i光伏电池板、第i输入滤波电容、第i输入侧二极管、和第i输入侧开关管；输出电路包含输出滤波电容、输出侧二极管；m为正整数，i为大于或等于1，且小于或等于m的整数；/n第i光伏电池板的正极、第i输入滤波电容的正极以及第i输入侧二极管的阳极连接在一起，并作为第i输入电路的正极，第i光伏电池板的负极、第i输入滤波电容的负极以及高频变压器的第i原边绕组异名端连接在一起，并作为第i输入电路的负极，第i输入侧二极管的阴极连接到第i输入侧开关管的漏极，第i输入侧开关管的源极连接到高频变压器的第i原边绕组同名端；高频变压器的副边绕组异名端连接到输出侧二极管的阳极；输出侧二极管的阴极连接到输出滤波电容的正极，并作为输出电路的正极；高频变压器的副边绕组同名端连接到输出滤波电容的负极，并作为输出电路的负极。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于虚拟串联光伏DPP系统的反激变换器，其特征在于，包括输出电路、高频变压器和m个输入电路；所述高频变压器包含副边绕组和m个原边绕组；第i输入电路包含第i光伏电池板、第i输入滤波电容、第i输入侧二极管、和第i输入侧开关管；输出电路包含输出滤波电容、输出侧二极管；m为正整数，i为大于或等于1，且小于或等于m的整数；
第i光伏电池板的正极、第i输入滤波电容的正极以及第i输入侧二极管的阳极连接在一起，并作为第i输入电路的正极，第i光伏电池板的负极、第i输入滤波电容的负极以及高频变压器的第i原边绕组异名端连接在一起，并作为第i输入电路的负极，第i输入侧二极管的阴极连接到第i输入侧开关管的漏极，第i输入侧开关管的源极连接到高频变压...

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