專利名稱：采用峰值電流控制的反激式光伏并網(wǎng)微型逆變器的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反激式光伏并網(wǎng)微型逆變器的控制方法，具體涉及一種應(yīng)用于太陽能技術(shù)領(lǐng)域，在輕載條件下提高能量轉(zhuǎn)換效率的反激式光伏并網(wǎng)微型逆變器的控制方法。
背景技術(shù)：
光伏并網(wǎng)微型逆變器相對于傳統(tǒng)集中式逆變器，具有能量利用效率高、更安全、壽命長和智能化等優(yōu)點(diǎn)，在建筑光伏系統(tǒng)和家庭光伏系統(tǒng)中有重要的應(yīng)用前景。微型逆變器的基本結(jié)構(gòu)包括高頻反激式變流器、低頻換向橋和濾波器。高頻反激式變流器利用峰值電流控制方法，使得流過原邊開關(guān)元件的電流的包絡(luò)線跟蹤電流基準(zhǔn)的形狀。換向橋?qū)⒏哳l半波電流變成正負(fù)全波電流，經(jīng)過濾波器后得到與電網(wǎng)電壓頻率和相位相同的電流信號。利用峰值電流控制的微型逆變器工作在電流臨界斷續(xù)模式或者斷續(xù)模式。臨界連續(xù)模式控制的微型逆變器在輸出功率較大時效率較高，但是當(dāng)輸出功率較小時，由于過高的開關(guān)損耗導(dǎo)致效率下降；斷續(xù)模式適合于輸出功率較小的場合。微型逆變器的損耗主要包括開關(guān)元件的損耗和變壓器的損耗。其中開關(guān)元件的損耗主要包括開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用峰值電流控制的反激式光伏并網(wǎng)微型逆變器的控制方法，能夠提高光伏并網(wǎng)微型逆變器輕載時能量轉(zhuǎn)換效率。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案微型逆變器根據(jù)輸出功率和光伏板電壓、電網(wǎng)電壓確定對應(yīng)的臨界斷續(xù)和斷續(xù)狀態(tài)下的電流基準(zhǔn)值，對所述兩個電流基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，取較大的作為流過微型逆變器原邊開關(guān)元件的電流的基準(zhǔn)。根據(jù)這種控制方案，當(dāng)微型逆變器輸出功率較大時，逆變器工作在電流臨界斷續(xù)模式；當(dāng)微型逆變器輸出功率較小時，逆變器工作在電流斷續(xù)模式。本發(fā)明涉及的微型逆變器工作采用峰值電流控制方法。根據(jù)微型逆變器電感電流的狀態(tài)可以將工作狀態(tài)分成臨界斷續(xù)和斷續(xù)兩種模式。臨界斷續(xù)模式適合于輸出功率較大的場合，當(dāng)輸出功率較小時能量轉(zhuǎn)換效率明顯下降；而斷續(xù)模式適合于輸出功率較小的場合。傳統(tǒng)的采用單一控制模式的微型逆變器隨著輸出功率的變化，能量轉(zhuǎn)換效率較低兩種不同工作模式下電流基準(zhǔn)的計(jì)算由數(shù)字控制器根據(jù)光伏板的電壓、電網(wǎng)電壓以及微型逆變器的元件參數(shù)完成。電流基準(zhǔn)的比較也由數(shù)字控制器完成。微型逆變器的損耗主要由開關(guān)元件的損耗和變壓器等的損耗組成。開關(guān)元件的損耗主要包括開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗兩部分。減小開關(guān)元件的開關(guān)損耗可以降低微型逆變器工作在輕載時的能量損耗，從而提高整個系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)電感電流斷續(xù)狀態(tài)電流基準(zhǔn)的公式，電流基準(zhǔn)的大小與開關(guān)頻率的均方根值成反比。進(jìn)一步地，當(dāng)微型逆變器輸出功率小于閾值后，隨著微型逆變器輸出功率的降低， 進(jìn)一步降低斷續(xù)模式下微型逆變器的開關(guān)頻率；所述控制方法還設(shè)定最小開關(guān)頻率，當(dāng)開關(guān)頻率等于最小開關(guān)頻率時，即使微型逆變器輸出功率降低，開關(guān)頻率也不再降低。


圖1是并網(wǎng)光伏微型逆變器的原理圖。圖2是并網(wǎng)光伏微型逆變器采用的電流峰值控制的原理圖。圖3是本發(fā)明提出的根據(jù)輸出功率選擇相應(yīng)開關(guān)頻率的控制方法的原理圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。參照圖1，微型逆變器能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1主要包括太陽能電池板2、功率轉(zhuǎn)換電路3 和電網(wǎng)接口 4。其中功率轉(zhuǎn)換電路主要包括直流-直流變換級5和直流-交流變換級6。直流_直流變換級主要包括解耦電容501、原邊開關(guān)元件502、變壓器503、副邊二極管504和副邊電容505。圖2是微型逆變器采用的峰值電流控制示意圖。附圖標(biāo)號21是由控制器提供的原邊開關(guān)元件502的電流基準(zhǔn)，附圖標(biāo)號22是流過原邊開關(guān)元件502的電流，附圖標(biāo)號23 是副邊二極管504電流的包絡(luò)線，附圖標(biāo)號24是流過副邊二極管504的電流，附圖標(biāo)號25 是經(jīng)過濾波器后的并網(wǎng)電流。附圖標(biāo)號26是開關(guān)管開通的持續(xù)時間，27是開關(guān)管關(guān)斷的持續(xù)時間，26和27 —起構(gòu)成了一個開關(guān)周期。微型逆變器根據(jù)輸出功率和光伏板電壓、電網(wǎng)電壓確定對應(yīng)的臨界斷續(xù)和斷續(xù)狀態(tài)下的電流基準(zhǔn)值，對所述兩個電流基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，取較大的作為流過微型逆變器原邊開關(guān)元件的電流的基準(zhǔn)。當(dāng)微型逆變器工作在電流連續(xù)模式時，電流基準(zhǔn)的計(jì)算公式由公式(1)得到
權(quán)利要求
1.一種采用峰值電流控制的反激式光伏并網(wǎng)微型逆變器的控制方法，其特征在于微型逆變器根據(jù)輸出功率和光伏板電壓、電網(wǎng)電壓確定對應(yīng)的臨界斷續(xù)和斷續(xù)狀態(tài)下的電流基準(zhǔn)值，對所述兩個電流基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，取較大的作為流過微型逆變器原邊開關(guān)元件的電流的基準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用峰值電流控制的反激式光伏并網(wǎng)微型逆變器的控制方法，在微型逆變器輸出功率較低時可以進(jìn)一步提高能量轉(zhuǎn)換的效率，其特征在于當(dāng)微型逆變器輸出功率小于閾值后，隨著微型逆變器輸出功率的降低，進(jìn)一步降低斷續(xù)模式下微型逆變器的開關(guān)頻率；所述控制方法還設(shè)定最小開關(guān)頻率，當(dāng)開關(guān)頻率等于最小開關(guān)頻率時， 即使微型逆變器輸出功率降低，開關(guān)頻率也不再降低。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高反激式光伏并網(wǎng)微型逆變器輕載時能量轉(zhuǎn)換效率的控制方法，利用峰值電流控制原理使逆變器工作在電感電流臨界斷續(xù)狀態(tài)或者斷續(xù)狀態(tài)。隨著逆變器輸出功率的增大，微型逆變器工作在臨界斷續(xù)狀態(tài)下的時間比例增大，直到功率降到一定值后逆變器始終工作在斷續(xù)狀態(tài)。為了保證逆變器輸出電流的諧波畸變小，采用峰值電流控制的微型逆變器對應(yīng)電流臨界斷續(xù)狀態(tài)和斷續(xù)狀態(tài)有兩種不同形狀的電流基準(zhǔn)。本發(fā)明通過降低輕載時逆變器的開關(guān)頻率，使得逆變器的開關(guān)損耗和總損耗下降，從而提高微型逆變器輕載時的能量轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H02M7/48GK102332841SQ20111027635
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者張哲 , 莫瓊, 錢照明, 陳敏 申請人:浙江大學(xué)