基于耦合电感的模块型光伏电力电子变换器制造技术

本发明专利技术是一种基于耦合电感的模块型光伏电力电子变换器，含有太阳能电池板、最大功率点跟踪电路、由DC/DC移相全桥与DC/AC逆变桥构成的光伏变换器、负载和蓄电池，将耦合电感引入到变换器的DC/DC级移相全桥电路的倍压整流侧，耦合电感不仅通过耦合作用快速消减原边循环电流进而减少占空比丢失，还能保证DC/DC级移相全桥电路倍压整流侧输出的经SPWM调制的工频正弦半波电压的滤波效果，能实现移相全桥电路超前臂零电压开关；在DC/AC级经工频逆变桥输出交流电。本发明专利技术的变换器结构简单、成本低、效率高、实现容易，不仅可用于光伏系统中，还可用于其它新能源系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电カ电子变换器，是ー种将耦合电感置于倍压整流侧，实现滤波、如开关、减少占空比丢失等功能的基于耦合电感的模块型光伏电カ电子变换器，可用于模块型光伏系统中，还能用于其它新能源逆变环节中。
技术介绍
新能源光伏发电技术是目前深受关注和大力发展的新兴产业。为了尽量提高太阳能电池板的效率、满足光伏发电产品设计灵活等要求，模块型光伏发电系统得到了越来越多的重视，成为光伏发电技术的发展趋势之一。在模块型光伏发电系统中，每块太阳能电池板都配备有光伏变换器以直接输出满足负载需求的交流电，所述系统中的太阳能电池板并入和撤离系统都比较容易，能够实现即插即用，系统的设计比较灵活。由于在模块型光伏发电系统中单块太阳能电池板输出电压的等级低，因此，光伏变换器要具备升压和逆变两个功能，即光伏变换器的DC/DC级进行升压，DC/AC级输出交流电。目前，移相全桥电路是应用较多的DC/DC变换器，其结构简単， 工作效率高，但是，它存在占空比丢失的问题。为了解决这ー问题，现有的改进方法是，增加开关管等辅助电路，但这样一来结构就相对复杂了，所述系统的稳定性下降，増加了控制方法的复杂度，不仅增加了成本，而且实现起来难度非常大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供ー种基于耦合电感的模块型光伏电力电子变换器，能减少占空比丢失，保证滤波质量，实现DC/DC级移相全桥电路的软开关， 通过移相的方式使开关管的反并联ニ极管续流，实现超前臂零电压开关。为解决上述问题，本专利技术采取的技术方案是一种基于耦合电感的模块型光伏电カ电子变换器，含有太阳能电池板、最大功率点跟踪电路、含有DC/DC移相全桥和DC/AC逆变桥的光伏变换器、负载和蓄电池，所述太阳能电池板具备储能环节，经最大功率点跟踪电路后给蓄电池充电，再经光伏变换器升压和逆变， 最终输出交流电给负载；其特征是，将耦合电感置于光伏变换器的DC/DC移相全桥的倍压整流侧，且在倍压整流ニ极管支路将两电感耦合，耦合系数可根据电气性能要求进行调整； 耦合的电感同其后的倍压整流双电容支路构成双LC滤波电路，所用电容除倍压功能外还具有滤波功能；所述变压器的前级为全桥电路，采用移相控制方式，通过耦合电感的电流可折算至变压器原边电流，实现前级全桥电路的超前桥臂反并联ニ极管的续流功能，进而实现零电压关断，即耦合电感实现软开关功能；滞后桥臂续流吋，通过电感耦合在此区间快速减少续流时间以减少占空比丢失，使耦合电感减少占空比丢失。所述DC/DC移相全桥采用倍压整流电路以提高升压比，DC/DC级输出经SPWM调制的ェ频正弦半波电压，DC/AC逆变桥只需通过ェ频逆变桥对正弦半波电压进行翻转即可输出交流电(由于DC/AC逆变桥工作在ェ频，其控制简单且开关损耗可以忽略不计，因此可提高整体变换器的效率)。 本专利技术基于耦合电感的模块型光伏电力电子变换器的积极效果是(1)通过增加耦合电感，减少了占空比丢失现象，同传统的克服占空比丢失的方法相比，不用增加辅助电路，无需外加控制电路，减少了电路复杂度，增加了稳定性，结构更加紧凑；(2)耦合电感完成滤波功能，同倍压整流电容构成双LC滤波电路，使耦合电感和倍压整流电容都能完成两个或两个以上的功能，整个变换器能节省更多器件；(3)在前级全桥电路采用移相控制方法，耦合电感能实现超前桥臂开关管的零电压开通，减少了开关损耗，提高了效率；(4)变换器前级DC/DC采用正弦半波调制，后级只需就正弦半波翻转构成完整的正弦波形，后级的开关损耗低，控制简单；(5)变换器整体只需增加一个耦合电感，结构简单、成本低、效率高、实现容易，可应用于光伏系统中，还可应用在其它新能源系统中。附图说明 附图1是本专利技术基于耦合电感的模块型光伏电力电子变换器的示意图附图2是耦合电感的磁芯结构示意图；附图3是耦合电感的磁芯结构的磁路图；附图4是DC/DC级的高频工作波形图；附图5是开关模态1 (“ t)的等效电路示意图t2)的等效电路示意图Q的等效电路示意图k)的等效电路示意图t5)的等效电路示意图 6)的等效电路示意附图6是开关模态2 Ci1,附图7是开关模态3 U2,附图8是开关模态4 ( 3，附图9是开关模态5 ( 4,附图10是开关模态6 ( 5,附图11是正弦半波移相调制示意图；附图12是DC/AC级工频工作波形示意图；附图13是耦合前的原边电流波形示意图；附图14是耦合后的原边电流波形示意图。 图中的标号分别为；1、太阳能电池板；2、最大功率点跟踪电路DC/AC逆变桥；6、负载；7、蓄电池。3、光伏变换器；4、DC/DC移相全桥；具体实施例方式以下结合附图继续介绍本专利技术基于耦合电感的模块型光伏电力电子变换器的具体实施方式，但是，本专利技术的实施不限于以下的实施方式。参见附图1。一种基于耦合电感的模块型光伏电力电子变换器，含有太阳能电池板1、最大功率点跟踪电路2、由DC/DC移相全桥4和DC/AC逆变桥5构成的光伏变换器3、负载6和蓄电池7，所述太阳能电池1板具备储能环节，经最大功率点跟踪电路2后给蓄电池7充电，再经光伏变换器3升压和逆变，最终输出交流电给负载6。本专利技术的特征结构是从蓄电池7的43-53VDC到负载6端220VAC的部分。图1中&表示太阳能电池板经蓄电池输出的电压；开关管乂-4和为理想开关管，其中Dh和为乂_4寄生二极管和电容；变压器为理想变压器，η为匝比，且& /Vs= Is/ iP=n,其中&和Vs为原副边电压，iP和is为原副边电流；电感Zil和Zi2绕在一个磁芯上为耦合电感，VLfl和Vif2分别为和Zi2上电压；二极管和电容Q2构成倍压整流电路，电容Q2上电压为&，倍压整流输出电压为&，且‘=‘+&2，进而达到倍压的效果，且G1=Q2, VCrl=VCr2=VK/2 ；输出交流电压为V0。将耦合电感置于光伏变换器3的DC/DC移相全桥4的倍压整流侧，在倍压整流二极管支路将两电感耦合，耦合系数可根据电气性能要求进行调整；耦合的电感同其后的倍压整流双电容支路构成双LC滤波电路，所用电容除倍压功能外还具有滤波功能；所述变压器的前级为全桥电路，采用移相控制方式，通过耦合电感的电流可折算至变压器原边电流，实现前级全桥电路的超前桥臂反并联二极管的续流功能，进而实现零电压关断，即耦合电感实现软开关功能；滞后桥臂续流时，通过电感耦合在此区间快速减少续流时间以减少占空比丢失，使耦合电感减少占空比丢失。实施中，所述的DC/DC移相全桥4采用倍压整流电路以提高升压比，DC/DC级输出经SPWM调制的工频正弦半波电压，DC/AC逆变桥5极只需通过工频逆变桥对正弦半波电压进行翻转即可输出交流电。由于DC/AC逆变桥5工作在工频，其控制简单并且开关损耗可以忽略不计，因此，变换器的整体效率可得到提高。上述基于耦合电感的模块型光伏电力电子变换器的制备步骤可以是(顺以介绍附图2-14，以便对本专利技术作进一步的介绍)基于耦合电感的模块型光伏电力电子变换器(1)耦合电感的耦合布置结构见图2-耦合电感的磁芯结构示意图，电感和绕在EI磁芯的两个侧柱上，!R1、5 和扎为左右两个磁柱和中柱的磁阻，Nlfl和为电感和Zi2的匝数，4>Lfl和沴μ为电感和^^绕组产生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋赢，刘军，胡鹏，张海燕，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：