拓?fù)淇勺兊奈⒛孀兤骷捌鋽?shù)字控制裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種拓?fù)淇勺兊奈⒛孀兤骷捌鋽?shù)字控制裝置，包括DC/AC和AC/AC兩個(gè)環(huán)節(jié)，變壓器副邊采用雙繞組的全波整流結(jié)構(gòu)，在高功率時(shí)微逆變器工作于橋式模式，變壓器鐵芯正、反向雙向磁化；低功率時(shí)工作于改進(jìn)雙管正激模式，變壓器鐵芯單向磁化。兩種工作下變壓器的設(shè)計(jì)參數(shù)一致，通過(guò)控制策略的變化即可實(shí)現(xiàn)大功率和小功率下都能夠高效變換，滿足CEC效率與歐洲效率達(dá)到相關(guān)機(jī)構(gòu)要求。
【專利說(shuō)明】
拓?fù)淇勺兊奈⒛孀兤骷捌鋽?shù)字控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種拓?fù)淇勺兊奈⒛孀兤骷捌鋽?shù)字控制裝置，屬于電力電子變換器及其控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏電源模塊可分為直流模塊和交流模塊(即微逆變器)兩類。雖然光伏直流模塊中DC/DC變換器實(shí)現(xiàn)了每塊電池板的MPPT，集中式DC/AC也保證了系統(tǒng)的高效，但是這也導(dǎo)致系統(tǒng)冗余度不高。光伏微逆變器可以直接與電網(wǎng)的接口裝置集成在電池板背面，其安裝方便，可熱插拔、冗余性能好，因此受到了廣泛研究。
[0003]常用隔離型微逆變器可分為無(wú)直流環(huán)節(jié)微逆變器和帶直流環(huán)節(jié)微逆變器，無(wú)直流環(huán)節(jié)微逆變器中包含DC/AC變換器和AC/AC變換器。其中AC/AC變換器為周波變換器，作用是將高頻交流變換為工頻交流;而帶直流環(huán)節(jié)的微逆變器又分為平滑直流環(huán)節(jié)和偽直流環(huán)節(jié)兩類，相比于帶直流環(huán)節(jié)微逆變器，無(wú)直流環(huán)節(jié)微逆變器功率變換級(jí)數(shù)少，變換效率高而受到廣泛重視，但除了目前常使用的反激式無(wú)直流環(huán)節(jié)微逆變器以外，很少有其他類型的無(wú)直流環(huán)節(jié)微逆變器，而且反激式微逆變器的效率在較大功率時(shí)較低也進(jìn)一步制約了其被廣泛使用；以橋式電路為基礎(chǔ)的微逆變器，在功率較低時(shí)效率較低，制約了其加權(quán)效率值，使其難以滿足相關(guān)規(guī)定的要求。
[0004]因此建立一種電路拓?fù)淇勺兊奈⒛孀兤鹘Y(jié)構(gòu)，使得微逆變器在輕載與滿載時(shí)有不同的工作電路，使微逆變器在不同功率等級(jí)下都取得高效率，并且能夠方便切換是本發(fā)明的主要任務(wù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]發(fā)明目的:為保證微逆變器在大功率和小功率下都能實(shí)現(xiàn)高效變換，本文提出了一種拓?fù)淇勺兊奈⒛孀兤?，功率高?00W時(shí)微逆變器工作于橋式模式，功率低于100W時(shí)微逆變器工作于改進(jìn)雙管正激模式，兩種情況下變壓器的設(shè)計(jì)參數(shù)一致，并且拓?fù)淇勺兊奈⒛孀兤髂軌驅(qū)崿F(xiàn)較高的加權(quán)效率。
[0006]技術(shù)方案:
[0007]—種拓?fù)淇勺兊奈⒛孀兤?，包括輸入濾波電容、全橋電路、緩沖電感、高頻變壓器、周波整流電路以及并網(wǎng)濾波電路;其中全橋電路以光伏電池作為輸入電源，并包含帶反并聯(lián)二極管的第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第三開(kāi)關(guān)管、第四開(kāi)關(guān)管;第一開(kāi)關(guān)管的源極和第三開(kāi)關(guān)管的漏極連接，第一開(kāi)關(guān)管的漏極、第二開(kāi)關(guān)管的漏極、光伏電池正極、輸入濾波電容的正端連接在一起，第二開(kāi)關(guān)管的源極和第四開(kāi)關(guān)管的漏極連接，第三開(kāi)關(guān)管的源極、第四開(kāi)關(guān)管的源極、光伏電池負(fù)極、輸入濾波電容的負(fù)端連接在一起；
[0008]所述緩沖電感一端接在第一開(kāi)關(guān)管的源極和第三開(kāi)關(guān)管的漏極之間；所述高頻變壓器包括原邊繞組和兩個(gè)副邊繞組，其中原邊繞組的同名端和緩沖電感的另一端連接，原邊繞組的異名端連接在第二開(kāi)關(guān)管的源極和第四開(kāi)關(guān)管的漏極之間；
[0009]所述周波整流電路包含帶有反并聯(lián)二極管的第五開(kāi)關(guān)管、第六開(kāi)關(guān)管、第七開(kāi)關(guān)管、第八開(kāi)關(guān)管，副邊第一繞組的同名端與第五開(kāi)關(guān)管的漏極連接，第五開(kāi)關(guān)管的源極與第六開(kāi)關(guān)管的源極連接，副邊第二繞組的異名端與第七開(kāi)關(guān)管的漏極連接，第七開(kāi)關(guān)管的源極與第八開(kāi)關(guān)管的源極連接；
[0010]所述并網(wǎng)濾波電路包括并網(wǎng)濾波電容和并網(wǎng)濾波電感，第六開(kāi)關(guān)管的漏極、第八開(kāi)關(guān)管的漏極、并網(wǎng)濾波電容的正端、并網(wǎng)濾波電感的一端連接在一起，并網(wǎng)濾波電感的另一端和電網(wǎng)火線連接，電網(wǎng)的零線，副邊第一繞組的異名端、副邊第二繞組的同名端、并網(wǎng)濾波電容的負(fù)端連接在一起；
[0011]—種拓?fù)淇勺兊奈⒛孀兤鞯臄?shù)字控制裝置，其特征在于:包括第一電壓傳感器、第二電壓傳感器、第一電流傳感器、第二電流傳感器以及DSP數(shù)字控制器，其中DSP數(shù)字控制器包括最大功率點(diǎn)跟蹤模塊、鎖相環(huán)、乘法器、減法器、PID調(diào)節(jié)器、第一極性識(shí)別器、第二極性識(shí)別器、第一信號(hào)調(diào)制器、第二信號(hào)調(diào)制器、第一模式選擇開(kāi)關(guān)、第二模式選擇開(kāi)關(guān)；
[0012]第一電壓傳感器的輸入端連接在光伏電池的兩端，第二電壓傳感器連接在電網(wǎng)的兩端，第一電流傳感器串聯(lián)在第一開(kāi)關(guān)管漏極與光伏電池的正端之間，第二電流傳感器的輸入端與并網(wǎng)濾波電感Lg相串聯(lián)；
[0013]最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的第一輸入端和第二輸入端分別連接上述第一電流傳感器的輸出端和第一電壓傳感器的輸出端，鎖相環(huán)的輸入端接上述第二電壓傳感器的輸出端，乘法器的第一輸入端接最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的第二輸出端，乘法器的第二輸入端接鎖相環(huán)的輸出端，減法器的正輸入端接乘法器的輸出端，減法器的負(fù)輸入端接第二電流傳感器的輸出端，PID調(diào)節(jié)器的輸入端接減法器的輸出端，PID調(diào)節(jié)器的輸出端分別與第一信號(hào)調(diào)制器和第二信號(hào)調(diào)制器的輸入端連接，第一模式選擇開(kāi)關(guān)的第一輸入端接最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的第一輸出端，第一模式選擇開(kāi)關(guān)的第二輸入端接第一信號(hào)調(diào)制器的輸出端，第一模式選擇開(kāi)關(guān)的第三輸入端接第二信號(hào)調(diào)制器的輸出端，第一極性識(shí)別器和第二極性識(shí)別器的輸入端都與第二電壓傳感器的輸出端連接，第二模式選擇開(kāi)關(guān)的第一輸入端接最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的第一輸出端，第二模式選擇開(kāi)關(guān)的第二輸入端接第一極性識(shí)別器的輸出端，第二模式選擇開(kāi)關(guān)的第三輸入端接第二極性識(shí)別器的輸出端；
[0014]當(dāng)最大功率點(diǎn)跟蹤模塊輸出功率值高于10W時(shí)，電路工作于橋式模式，第一模式選擇開(kāi)關(guān)輸出第一信號(hào)調(diào)制器的輸出信號(hào)，該信號(hào)控制全橋電路四個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，使四個(gè)開(kāi)關(guān)管都處于高頻工作狀態(tài);第二模式選擇開(kāi)關(guān)輸出第一極性識(shí)別器的輸出信號(hào)，該信號(hào)控制周波整流電路四個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)?shù)谝粯O性識(shí)別器輸入為高電平時(shí)，第五開(kāi)關(guān)管和第七開(kāi)關(guān)管處于開(kāi)通狀態(tài)，第六開(kāi)關(guān)管和第八開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)?shù)谝粯O性識(shí)別器輸入為低電平時(shí)，第五開(kāi)關(guān)管和第七開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，第六開(kāi)關(guān)管和第八開(kāi)關(guān)管處于開(kāi)通狀態(tài)；
[0015]當(dāng)最大功率點(diǎn)跟蹤模塊輸出功率值低于100W時(shí)，電路工作于改進(jìn)雙管正激模式，第一模式選擇開(kāi)關(guān)輸出第二信號(hào)調(diào)制器的輸出信號(hào)，該信號(hào)控制全橋電路四個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，使第一開(kāi)關(guān)管和第四開(kāi)關(guān)管處于高頻工作狀態(tài)，使第二開(kāi)關(guān)管和第三開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài);第二模式選擇開(kāi)關(guān)輸出第二極性識(shí)別器的輸出信號(hào)，該信號(hào)控制周波整流電路四個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)?shù)诙O性識(shí)別器輸入為高電平時(shí)，第五開(kāi)關(guān)管處于開(kāi)通狀態(tài)，第六開(kāi)關(guān)管、第七開(kāi)關(guān)管和第八開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)?shù)诙O性識(shí)別器輸入為低電平時(shí)，第八開(kāi)關(guān)管處于開(kāi)通狀態(tài)，第五開(kāi)關(guān)管、第六開(kāi)關(guān)管、第七開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)；
[0016]一種拓?fù)淇勺兊奈⒛孀兤鞯臄?shù)字控制方法，其特征在于:在橋式工作模式時(shí)，變壓器前級(jí)電路輸出為脈寬可變的高頻交流電，且全橋電路四個(gè)開(kāi)關(guān)管均處于高頻工作狀態(tài)；在改進(jìn)雙管正激工作模式時(shí)，全橋電路僅有兩個(gè)開(kāi)關(guān)管處于高頻工作狀態(tài)，節(jié)省了兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)損耗，變壓器副邊的周波整流電路在工頻半個(gè)周期內(nèi)僅有一個(gè)開(kāi)關(guān)管處于開(kāi)通狀態(tài)，節(jié)省了開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗和驅(qū)動(dòng)損耗，有利于小功率情況下效率的提升。
[0017]有益效果:采用上述方案后，由于變壓器前串聯(lián)電感電流為關(guān)鍵控制量，且電路輸出呈電流源特性，該變換器中所有開(kāi)關(guān)都可實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)，并消除了變壓器副邊整流二極管反向恢復(fù)損耗，電路在兩種模式下都可實(shí)現(xiàn)高效率傳輸;通過(guò)分析還可以得到微逆變器的最大占空比、占空比的預(yù)置值、開(kāi)關(guān)管的電流應(yīng)力以及無(wú)源選件參數(shù)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的拓?fù)淇勺兊奈⒛孀兤骷捌鋽?shù)字控制裝置框圖；
[0019]圖2為本發(fā)明實(shí)施例在橋式工作模式電路圖；
[0020]圖3為本發(fā)明實(shí)施例在橋式工作模式時(shí)，一個(gè)工頻周期內(nèi)電路的主要波形示意圖；[0021 ]圖4為本發(fā)明實(shí)施例在改進(jìn)雙管正激工作模式電路圖；
[0022]圖5為本發(fā)明實(shí)施例在改進(jìn)雙管正激工作模式時(shí)，一個(gè)工頻周期內(nèi)電路的主要波形示意圖；
[0023]圖中符號(hào)名稱:Upv--光伏電池輸出電壓；Ipv--光伏電池輸出電流;Cin--輸入濾波電容;Uab--緩沖電感輸入端電壓;SI?S8--第一開(kāi)關(guān)管至第八開(kāi)關(guān)管;L--緩沖電感；ir一一緩沖電感電流;T一一高頻變壓器;η—一變壓器副邊與原邊的匝比;uwl—一高頻變壓器原邊電壓；ire。一一變壓器副邊電流;cg—一并網(wǎng)濾波電容;Lg—一并網(wǎng)濾波電感;ic 并網(wǎng)濾波電容電流;ig 并網(wǎng)電流;Ug 電網(wǎng)電壓;Upv—f 第一電壓傳感器輸出信號(hào)；Ipv_f--第一電流傳感器輸出信號(hào);Ug f--第二電壓傳感器輸出信號(hào)；ig—f--
第二電流傳感器輸出信號(hào);P—一最大功率點(diǎn)跟蹤模塊第一輸出端信號(hào)；I*一一最大功率點(diǎn)跟蹤模塊第二輸出端?目號(hào)；i* 鎖相環(huán)輸出?目號(hào)；ig* 乘法器輸出?目號(hào)；ig—e 減法器輸出信號(hào)；D--PID調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)；USla?US4a--第一信號(hào)調(diào)制器輸出信號(hào);USlb?
US4b--第二信號(hào)調(diào)制器輸出信號(hào)；US5a?US8a--第一極性識(shí)別器輸出信號(hào)；US5b?US8b--
第二極性識(shí)別器輸出信號(hào);US1?US8—一第一開(kāi)關(guān)管至第八開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0025]如圖1所示，一種拓?fù)淇勺兊奈⒛孀兤?，包括輸入濾波電容Cin、全橋電路、緩沖電感L、高頻變壓器T、周波整流電路以及并網(wǎng)濾波電路，以下將就其相互連接關(guān)系及組成部件進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]全橋電路以光伏電池作為輸入電源，并包含帶反并聯(lián)二極管的第一開(kāi)關(guān)管S1、第二開(kāi)關(guān)管S2、第三開(kāi)關(guān)管S3、第四開(kāi)關(guān)管S4;S1的源極和S3的漏極連接，SI的漏極、S2的漏極、光伏電池正極、輸入濾波電容Cin的正端連接在一起，S2的源極和S4的漏極連接，S3的源極、S4的源極、光伏電池負(fù)極、輸入濾波電容Cin的負(fù)端連接在一起;緩沖電感L 一端接在SI的源極和S3的漏極之間；高頻變壓器T包括原邊繞組和兩個(gè)副邊繞組，其中原邊繞組的同名端和緩沖電感L的另一端連接，原邊繞組的異名端連接在第二開(kāi)關(guān)管的源極和第四開(kāi)關(guān)管S2和S4的漏極之間；周波整流電路包含帶有反并聯(lián)二極管的第五開(kāi)關(guān)管S5、第六開(kāi)關(guān)管S6、第七開(kāi)關(guān)管S7、第八開(kāi)關(guān)管S8，副邊第一繞組的同名端與S5的漏極連接，S5的源極與S6的源極連接，副邊第二繞組的異名端與S7的漏極連接，S7的源極與S8的源極連接;并網(wǎng)濾波電路包括并網(wǎng)濾波電容CdP并網(wǎng)濾波電感Lg，S6的漏極、S8的漏極、并網(wǎng)濾波電容仏的正端、并網(wǎng)濾波電感Lg的一端連接在一起，并網(wǎng)濾波電感Lg的另一端和電網(wǎng)火線連接，電網(wǎng)的零線，副邊第一繞組的異名端、副邊第二繞組的同名端、并網(wǎng)濾波電容&的負(fù)端連接在一起。
[0027]應(yīng)用于拓?fù)淇勺兊奈⒛孀兤鞯臄?shù)字控制裝置，其特征在于:包括第一電壓傳感器、第二電壓傳感器、第一電流傳感器、第二電流傳感器以及DSP數(shù)字控制器，其中DSP數(shù)字控制器包括最大功率點(diǎn)跟蹤模塊、鎖相環(huán)、乘法器、減法器、PID調(diào)節(jié)器、第一極性識(shí)別器、第二極性識(shí)別器、第一信號(hào)調(diào)制器、第二信號(hào)調(diào)制器、第一模式選擇開(kāi)關(guān)、第二模式選擇開(kāi)關(guān)；
[0028]第一電壓傳感器的輸入端連接在光伏電池的兩端，第二電壓傳感器連接在電網(wǎng)的兩端，第一電流傳感器串聯(lián)在第一開(kāi)關(guān)管漏極與光伏電池的正端之間，第二電流傳感器的輸入端與并網(wǎng)濾波電感Lg相串聯(lián)；
[0029]最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的第一輸入端和第二輸入端分別連接上述第一電流傳感器的輸出端和第一電壓傳感器的輸出端，鎖相環(huán)的輸入端接上述第二電壓傳感器的輸出端，乘法器的第一輸入端接最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的第二輸出端，乘法器的第二輸入端接鎖相環(huán)的輸出端，減法器的正輸入端接乘法器的輸出端，減法器的負(fù)輸入端接第二電流傳感器的輸出端，PID調(diào)節(jié)器的輸入端接減法器的輸出端，PID調(diào)節(jié)器的輸出端分別與第一信號(hào)調(diào)制器和第二信號(hào)調(diào)制器的輸入端連接，第一模式選擇開(kāi)關(guān)的第一輸入端接最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的第一輸出端，第一模式選擇開(kāi)關(guān)的第二輸入端接第一信號(hào)調(diào)制器的輸出端，第一模式選擇開(kāi)關(guān)的第三輸入端接第二信號(hào)調(diào)制器的輸出端，第一極性識(shí)別器和第二極性識(shí)別器的輸入端都與第二電壓傳感器的輸出端連接，第二模式選擇開(kāi)關(guān)的第一輸入端接最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的第一輸出端，第二模式選擇開(kāi)關(guān)的第二輸入端接第一極性識(shí)別器的輸出端，第二模式選擇開(kāi)關(guān)的第三輸入端接第二極性識(shí)別器的輸出端；當(dāng)最大功率點(diǎn)跟蹤模塊輸出功率值高于100W時(shí)，電路工作于橋式模式，第一模式選擇開(kāi)關(guān)輸出第一信號(hào)調(diào)制器的輸出信號(hào)，該信號(hào)控制全橋電路四個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，使四個(gè)開(kāi)關(guān)管都處于高頻工作狀態(tài);第二模式選擇開(kāi)關(guān)輸出第一極性識(shí)別器的輸出信號(hào)，該信號(hào)控制周波整流電路四個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)?shù)谝粯O性識(shí)別器輸入為高電平時(shí)，第五開(kāi)關(guān)管和第七開(kāi)關(guān)管處于開(kāi)通狀態(tài)，第六開(kāi)關(guān)管和第八開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)?shù)谝粯O性識(shí)別器輸入為低電平時(shí)，第五開(kāi)關(guān)管和第七開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，第六開(kāi)關(guān)管和第八開(kāi)關(guān)管處于開(kāi)通狀態(tài)；當(dāng)最大功率點(diǎn)跟蹤模塊輸出功率值低于100W時(shí)，電路工作于改進(jìn)雙管正激模式，第一模式選擇開(kāi)關(guān)輸出第二信號(hào)調(diào)制器的輸出信號(hào)，該信號(hào)控制全橋電路四個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，使第一開(kāi)關(guān)管和第四開(kāi)關(guān)管處于高頻工作狀態(tài)，使第二開(kāi)關(guān)管和第三開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài);第二模式選擇開(kāi)關(guān)輸出第二極性識(shí)別器的輸出信號(hào)，該信號(hào)控制周波整流電路四個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)?shù)诙O性識(shí)別器輸入為高電平時(shí)，第五開(kāi)關(guān)管處于開(kāi)通狀態(tài)，第六開(kāi)關(guān)管、第七開(kāi)關(guān)管和第八開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)?shù)诙O性識(shí)別器輸入為低電平時(shí)，第八開(kāi)關(guān)管處于開(kāi)通狀態(tài)，第五開(kāi)關(guān)管、第六開(kāi)關(guān)管、第七開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)。
[0030]圖2為本發(fā)明在橋式工作模式時(shí)的等效電路圖，一個(gè)工頻周期內(nèi)開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及主要電壓、電流波形圖如圖3，圖中詳細(xì)描述了為得到標(biāo)準(zhǔn)的并網(wǎng)電流ig，緩沖電感輸入端電壓UAB、緩沖電感電流ir、周波整流電路四個(gè)開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隨時(shí)間的變化情況；圖4為本發(fā)明在改進(jìn)雙管正激模式時(shí)的等效電路圖，一個(gè)工頻周期內(nèi)開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及主要電壓、電流波形圖如圖5，圖中詳細(xì)描述了為得到標(biāo)準(zhǔn)的并網(wǎng)電流ig，橋式電路兩個(gè)開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)、緩沖電感電流ir、周波整流電路兩個(gè)開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隨時(shí)間的變化情況。
[0031]綜上所述，應(yīng)用于拓?fù)淇勺兊奈⒛孀兤鞯臄?shù)字控制方法，所有的開(kāi)關(guān)器件都工作在軟開(kāi)關(guān)狀態(tài);變壓器變比對(duì)不同開(kāi)關(guān)管的電流應(yīng)力有不同的影響，據(jù)此確定適中的變壓器變比;輸入功率低于100W時(shí)，電路工作于改進(jìn)雙管正激模式，全橋電路僅有兩個(gè)開(kāi)關(guān)管處于高頻工作狀態(tài)，節(jié)省了兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)損耗，變壓器副邊的周波整流電路在工頻半個(gè)周期內(nèi)僅有一個(gè)開(kāi)關(guān)管處于開(kāi)通狀態(tài)，節(jié)省了開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗和驅(qū)動(dòng)損耗;輸入功率高于100W時(shí)，電路工作于橋式模式，導(dǎo)通損耗低、鐵損較小，相對(duì)于其它的現(xiàn)有微逆變器，本文所采用的拓?fù)淇勺兊奈⒛孀兤髟谛」β屎痛蠊β蕰r(shí)都有較小的損耗，使其具有較高的加權(quán)效率，能夠?qū)崿F(xiàn)在一個(gè)工頻周期內(nèi)電能的高效變換。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種拓?fù)淇勺兊奈⒛孀兤鳎涮卣髟谟?包括輸入濾波電容、全橋電路、緩沖電感、高頻變壓器、周波整流電路以及并網(wǎng)濾波電路;其中全橋電路以光伏電池作為輸入電源，并包含帶反并聯(lián)二極管的第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第三開(kāi)關(guān)管、第四開(kāi)關(guān)管;第一開(kāi)關(guān)管的源極和第三開(kāi)關(guān)管的漏極連接，第一開(kāi)關(guān)管的漏極、第二開(kāi)關(guān)管的漏極、光伏電池正極、輸入濾波電容Cin的正端連接在一起，第二開(kāi)關(guān)管的源極和第四開(kāi)關(guān)管的漏極連接，第三開(kāi)關(guān)管的源極、第四開(kāi)關(guān)管的源極、光伏電池負(fù)極、輸入濾波電容Cin的負(fù)端連接在一起； 所述緩沖電感一端接在第一開(kāi)關(guān)管的源極和第三開(kāi)關(guān)管的漏極之間;所述高頻變壓器包括原邊繞組和兩個(gè)副邊繞組，其中原邊繞組的同名端和緩沖電感的另一端連接，原邊繞組的異名端連接在第二開(kāi)關(guān)管的源極和第四開(kāi)關(guān)管的漏極之間； 所述周波整流電路包含帶有反并聯(lián)二極管的第五開(kāi)關(guān)管、第六開(kāi)關(guān)管、第七開(kāi)關(guān)管、第八開(kāi)關(guān)管，副邊第一繞組的同名端與第五開(kāi)關(guān)管的漏極連接，第五開(kāi)關(guān)管的源極與第六開(kāi)關(guān)管的源極連接，副邊第二繞組的異名端與第七開(kāi)關(guān)管的漏極連接，第七開(kāi)關(guān)管的源極與第八開(kāi)關(guān)管的源極連接； 所述并網(wǎng)濾波電路包括并網(wǎng)濾波電容仏和并網(wǎng)濾波電感1^，第六開(kāi)關(guān)管的漏極、第八開(kāi)關(guān)管的漏極、并網(wǎng)濾波電容Cg的正端、并網(wǎng)濾波電感Lg的一端連接在一起，并網(wǎng)濾波電感Lg的另一端和電網(wǎng)火線連接，電網(wǎng)的零線，副邊第一繞組的異名端、副邊第二繞組的同名端、并網(wǎng)濾波電容0；的負(fù)端連接在一起。2.—種如權(quán)利要求1所述的拓?fù)淇勺兊奈⒛孀兤鞯臄?shù)字控制裝置，其特征在于:包括第一電壓傳感器、第二電壓傳感器、第一電流傳感器、第二電流傳感器以及DSP數(shù)字控制器，其中DSP數(shù)字控制器包括最大功率點(diǎn)跟蹤模塊、鎖相環(huán)、乘法器、減法器、PID調(diào)節(jié)器、第一極性識(shí)別器、第二極性識(shí)別器、第一信號(hào)調(diào)制器、第二信號(hào)調(diào)制器、第一模式選擇開(kāi)關(guān)、第二模式選擇開(kāi)關(guān)； 第一電壓傳感器的輸入端連接在光伏電池的兩端，第二電壓傳感器連接在電網(wǎng)的兩端，第一電流傳感器串聯(lián)在第一開(kāi)關(guān)管漏極與光伏電池的正端之間，第二電流傳感器的輸入端與并網(wǎng)濾波電感Lg相串聯(lián)； 最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的第一輸入端和第二輸入端分別連接上述第一電流傳感器的輸出端和第一電壓傳感器的輸出端，鎖相環(huán)的輸入端接上述第二電壓傳感器的輸出端，乘法器的第一輸入端接最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的第二輸出端，乘法器的第二輸入端接鎖相環(huán)的輸出端，減法器的正輸入端接乘法器的輸出端，減法器的負(fù)輸入端接第二電流傳感器的輸出端，PID調(diào)節(jié)器的輸入端接減法器的輸出端，PID調(diào)節(jié)器的輸出端分別與第一信號(hào)調(diào)制器和第二信號(hào)調(diào)制器的輸入端連接，第一模式選擇開(kāi)關(guān)的第一輸入端接最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的第一輸出端，第一模式選擇開(kāi)關(guān)的第二輸入端接第一信號(hào)調(diào)制器的輸出端，第一模式選擇開(kāi)關(guān)的第三輸入端接第二信號(hào)調(diào)制器的輸出端，第一極性識(shí)別器和第二極性識(shí)別器的輸入端都與第二電壓傳感器的輸出端連接，第二模式選擇開(kāi)關(guān)的第一輸入端接最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的第一輸出端，第二模式選擇開(kāi)關(guān)的第二輸入端接第一極性識(shí)別器的輸出端，第二模式選擇開(kāi)關(guān)的第三輸入端接第二極性識(shí)別器的輸出端； 當(dāng)最大功率點(diǎn)跟蹤模塊輸出功率值高于10W時(shí)，電路工作于橋式模式，第一模式選擇開(kāi)關(guān)輸出第一信號(hào)調(diào)制器的輸出信號(hào)，該信號(hào)控制全橋電路四個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，使四個(gè)開(kāi)關(guān)管都處于高頻工作狀態(tài);第二模式選擇開(kāi)關(guān)輸出第一極性識(shí)別器的輸出信號(hào)，該信號(hào)控制周波整流電路四個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)?shù)谝粯O性識(shí)別器輸入為高電平時(shí)，第五開(kāi)關(guān)管和第七開(kāi)關(guān)管處于開(kāi)通狀態(tài)，第六開(kāi)關(guān)管和第八開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)?shù)谝粯O性識(shí)別器輸入為低電平時(shí)，第五開(kāi)關(guān)管和第七開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，第六開(kāi)關(guān)管和第八開(kāi)關(guān)管處于開(kāi)通狀態(tài)； 當(dāng)最大功率點(diǎn)跟蹤模塊輸出功率值低于10W時(shí)，電路工作于改進(jìn)雙管正激模式，第一模式選擇開(kāi)關(guān)輸出第二信號(hào)調(diào)制器的輸出信號(hào)，該信號(hào)控制全橋電路四個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，使第一開(kāi)關(guān)管和第四開(kāi)關(guān)管處于高頻工作狀態(tài)，使第二開(kāi)關(guān)管和第三開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài);第二模式選擇開(kāi)關(guān)輸出第二極性識(shí)別器的輸出信號(hào)，該信號(hào)控制周波整流電路四個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)?shù)诙O性識(shí)別器輸入為高電平時(shí)，第五開(kāi)關(guān)管處于開(kāi)通狀態(tài)，第六開(kāi)關(guān)管、第七開(kāi)關(guān)管和第八開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)?shù)诙O性識(shí)別器輸入為低電平時(shí)，第八開(kāi)關(guān)管處于開(kāi)通狀態(tài)，第五開(kāi)關(guān)管、第六開(kāi)關(guān)管、第七開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)。3.一種拓?fù)淇勺兊奈⒛孀兤鞯臄?shù)字控制方法，其特征在于:在橋式工作模式時(shí)，變壓器前級(jí)電路輸出為脈寬可變的高頻交流電，且全橋電路四個(gè)開(kāi)關(guān)管均處于高頻工作狀態(tài);在改進(jìn)雙管正激工作模式時(shí)，全橋電路僅有兩個(gè)開(kāi)關(guān)管處于高頻工作狀態(tài)，節(jié)省了兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)損耗，變壓器副邊的周波整流電路在工頻半個(gè)周期內(nèi)僅有一個(gè)開(kāi)關(guān)管處于開(kāi)通狀態(tài)，節(jié)省了開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗和驅(qū)動(dòng)損耗，有利于小功率情況下效率的提升。
【文檔編號(hào)】H02M7/5387GK106026749SQ201610543076
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月11日
【發(fā)明人】吳云亞, 闞加榮, 許志華, 尚志根, 馮賽非, 薛迎成, 姚志壘
【申請(qǐng)人】鹽城工學(xué)院