能夠?qū)崿F(xiàn)輸出電流整形的準諧振反激變換器及并網(wǎng)逆變器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種能夠?qū)崿F(xiàn)輸出電流整形的準諧振反激變換器，W及應用該準諧振 反激變換器的并網(wǎng)逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著太陽能光伏發(fā)電利用形式的發(fā)展，組件級別的功率輸出優(yōu)化和功率變換越來 越得到重視，既可W將組件的直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能送入電網(wǎng)，也可W轉(zhuǎn)化為受控的直 流電能給蓄電池組充電或由直流母線匯集后統(tǒng)一并網(wǎng)發(fā)電。運類產(chǎn)品的特點是輸入電壓 低、轉(zhuǎn)換效率高，功率等級一般處于200-300W范圍內(nèi)。反激電路拓撲的結(jié)構(gòu)簡單，是非常適 合運類應用的電路結(jié)構(gòu)之一。本發(fā)明提出了一種準諧振零電壓開通反激電路的設(shè)計和實現(xiàn) 方法，具有轉(zhuǎn)換效率高、開關(guān)頻率相對固定和電磁兼容性好的優(yōu)點，該算法計入零電壓開通 所需要的諧振時間，可W精確控制輸出電流的波形。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)輸出電流整形的準諧振反激變 換器，W及應用該準諧振反激變換器的并網(wǎng)逆變器。
[0004] 解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0005] -種能夠?qū)崿F(xiàn)輸出電流整形的準諧振反激變換器，用于實現(xiàn)輸入電壓源向輸出電 壓源的電能傳輸，其特征在于:所述的準諧振反激變換器由諧振電容、功率開關(guān)、功率變壓 器和整流二極管組成，并設(shè)有用于連接所述輸入電壓源輸出端的正輸入端子和負輸入端子 W及用于連接所述輸出電壓源輸入端的正輸出端子和負輸出端子;所述正輸入端子依次通 過功率變壓器的原邊繞組和所述功率開關(guān)連接所述負輸入端子，所述負輸入端子接地，所 述諧振電容與功率變壓器的原邊繞組并聯(lián)，所述正輸出端子依次通過所述整流二極管和所 述功率變壓器的副邊繞組連接所述負輸出端子，其中，所述功率變壓器的原邊繞組同名端 連接所述正輸入端子、副邊繞組異名端連接所述整流二極管的陽極，所述功率開關(guān)的控制 端接收第一PWM信號，所述第一PWM信號的信號周期T由磁化階段時間T。。、退磁階段時間Tcff 和諧振階段時間Tr依次組成，所述功率開關(guān)受控在所述第一 PWM信號的磁化階段時間Tcn導 通、在所述第一 PWM信號的退磁階段時間Tef f和諧振階段時間Tr關(guān)斷；
[0006] 其中，所述第一PWM信號的信號周期T和占空比Cl = TcnA按對所述輸入電壓源電壓 和輸出電壓源電壓進行同步采樣的采樣周期變化，所述第一 PWM信號在每一個所述采樣周 期中的信號周期T = Ten+Teff + TR、磁化階段時間T。。、退磁階段時間Teff和諧振階段時間Tr = nTr均由W下公式[1 ]至公式[6 ]聯(lián)立求解計算得到：
[1] 閩
[0013] 式中，Vin和Vout分別為在當前電壓采樣時刻即當前采樣周期的開始時刻采樣得到 的所述輸入電壓源的電壓和輸出電壓源的電壓，Tr為所述諧振電容與功率開關(guān)的原邊繞組 所組成諧振網(wǎng)絡(luò)的諧振周期，n為在諧振階段時間Tr內(nèi)所述諧振網(wǎng)絡(luò)的諧振周期個數(shù)預設(shè) 值，C為所述諧振電容的容值，Lp、N=化/Np、化和Np分別為所述功率變壓器的原邊勵磁電感、 應比、副邊應數(shù)和原邊應數(shù)，ip_peak和is_peak分別表示所述功率變壓器的原邊電流峰值和副 邊電流峰值，lD_avg表示變換器的輸出平均電流。
[0014] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述的準諧振反激變換器還包括PWM輸出模塊； 所述PWM輸出模塊能夠按所述采樣周期對所述輸入電壓源電壓和輸出電壓源電壓進行同步 采樣，并在每一個電壓采樣時刻即對應采樣周期的開始時刻依據(jù)所述公式[1]至公式[6]聯(lián) 立求解計算得出每一個采樣周期的中所述第一 PWM信號的信號周期T、磁化階段時間T。。、退 磁階段時間Toff和諧振階段時間Tr,再依據(jù)計算結(jié)果實時產(chǎn)生并向所述功率開關(guān)輸出所述 第一 PWM信號。
[0015] -種并網(wǎng)逆變器，用于實現(xiàn)輸入電壓源向交流電網(wǎng)的電能傳輸，其特征在于:所述 的并網(wǎng)逆變器包括上述準諧振反激變換器和逆變單元，并設(shè)有用于連接所述交流電網(wǎng)的第 一輸出端子和第二輸出端子;所述逆變單元由第一至第四開關(guān)管組成，所述準諧振反激變 換器的正輸出端子分位兩路，一路依次通過所述第一開關(guān)管和第=開關(guān)管連接所述負輸出 端子、另一路依次通過所述第二開關(guān)管和第四開關(guān)管連接所述負輸出端子，所述第一開關(guān) 管和第=開關(guān)管的連接點連接所述第一輸出端子，所述第二開關(guān)管和第四開關(guān)管的連接點 連接所述第二輸出端子，使得所述逆變單元和交流電網(wǎng)相對于所述準諧振反激變換器即為 所述輸出電壓源；
[0016] 所述第一至第四開關(guān)管中的每一個開關(guān)管均接收一路PWM信號，所述第一開關(guān)管 和第四開關(guān)管受接收到的PWM信號控制在所述交流電網(wǎng)正弦全波電壓的正半周期同步導 通、負半周期同步關(guān)斷，所述第二開關(guān)管和第=開關(guān)管受接收到的PWM信號控制在所述交流 電網(wǎng)正弦全波電壓的正半周期同步關(guān)斷、負半周期同步導通，使得:在所述公式[1]至公式
[6]的計算中，Vout= |Vg|，Vg為在當前電壓采樣時刻即當前采樣周期的開始時刻采樣得到的 所述交流電網(wǎng)的電壓。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0018] 第一，參見圖1，本發(fā)明的準諧振反激變換器工作在準諧振模式，其對控制功率開 關(guān)Sm的第一PWM信號的信號周期T = T〇n+T〇ff+TR和占空比d = T〇n/T進行周期性控制，即：在每 一個對輸入電壓源Uin電壓和輸出電壓源Uout電壓進行同步采樣的采樣周期，均按照公式
[1]至公式[6]計算出第一 P麗信號對應該采樣周期的信號周期T和占空比d，使得計算出的 信號周期T和占空比d受控于諧振周期個數(shù)預設(shè)值n和對應采樣周期開始時刻采樣得到的輸 入電壓源化n的電壓Vin、輸出電壓源化Ut的電壓Vout,從而在每個采樣周期內(nèi)精確控制功率 開關(guān)Sm的開關(guān)動作；
[0019] 因此，本發(fā)明的準諧振反激變換器能夠?qū)崿F(xiàn)對準諧振反激變換器輸出電流波形的 調(diào)制和整形，即使得該輸出電流波形的相位跟隨輸出電壓源Uout的采樣電壓Vnut相位同步 變化、幅值跟隨輸入電壓源化n的采樣電壓Vin幅值同步變化，并使得功率開關(guān)Sm工作在零電 壓或波谷開通模式（即在每一個信號周期T的結(jié)束時刻，功率開關(guān)Sm在其漏源電壓即圖1的A 點電勢降低至諧振階段電壓波谷時由關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導通狀態(tài))和整流二極管Dl自然關(guān)斷， 由此同時達到：向輸出電壓源Uout提供高質(zhì)量供電電流的效果，控制準諧振反激變換器在 每個采樣周期的輸出平均電流或輸出功率大小W實現(xiàn)恒流或恒功率等工作模式的效果，W 及，降低功率開關(guān)Sm的開關(guān)損耗W提高準諧振反激變換器電能轉(zhuǎn)換效率的效果。
[0020] 第二，本發(fā)明的準諧振反激變換器用作微型逆變器時，通過合理設(shè)置諧振周期個 數(shù)預設(shè)值n的取值，可W控制功率開關(guān)Sm使之在其漏源電壓的第n個波谷處開通，即控制了 信號周期T的長度，從而使功率開關(guān)Sm在不同的輸入電壓和輸出功率條件下均能夠工作在 合適的開關(guān)頻率下，提高功率開關(guān)Sm的工作效率，W確保準諧振反激變換器能夠在不同的 輸入電壓和輸出功率條件下均具有較高的電能轉(zhuǎn)換效率，W解決"本發(fā)明的準諧振反激變 換器在輸入電壓過高、輸出電壓過低并且輸出電流較小情況下，功率開關(guān)Sm的開關(guān)頻率將 會變得非常高而影響其工作效率"的問題。
[0021] 第=，本發(fā)明的并網(wǎng)逆變器利用準諧振反激變換器能夠?qū)崿F(xiàn)輸出電流波形的調(diào)制 和整形的效果，與逆變單元組合能夠?qū)崿F(xiàn)輸出并網(wǎng)電流的調(diào)制和整形，獲得高質(zhì)量的正弦 并網(wǎng)電流波形，并且能夠?qū)崿F(xiàn)太陽能并網(wǎng)發(fā)電的高效率功率變換，可用于將光伏組件、蓄電 池組的能量并網(wǎng)發(fā)電。
【附圖說明】
[0022] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明：
[0023] 圖1為本發(fā)明的準諧振反激變換器的電路原理圖；
[0024] 圖2-1為本發(fā)明的準諧振反激變換器工作時的波形圖；
[0025] 圖2-2為