基于耦合电感的模块型光伏电力电子变换器

摘要

本发明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。

主权项

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、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；所述DC/DC移相全桥采用倍压整流电路以提高升压比，DC/DC移相全桥输出经SPWM调制的工频正弦半波电压，DC/AC逆变桥只需通过逆变桥对工频正弦半波电压进行翻转即可输出交流电；其特征在于，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，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；所述光伏电力电子变换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换器原边电流，实现前级全桥电路的超前桥臂反并联二极管的续流功能，进而实现零电压开通，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；所述耦合电感对变换器电气性能的作用设置和调整为： 电感充电期间，电源向负载传递能量，此段时间，电感主要完成的是滤波功能； 在电感放电续流期间，电源不向负载传递能量，通过变压器原副边的折算，原边超前桥臂开关管的反并联二极管续流，可实现零电压开通；在超前桥臂开关管零电压开通后，电感继续放电续流，则通过滞后桥臂开关管的反并联二极管续流，会造成占空比丢失现象，为减少占空比丢失所造成的波形失真，应使滞后桥臂开关管开通前，其反并联二极管中的电流释放完毕，即原边电流降到零，从而保证只要滞后桥臂开关管开通，电源就正向向负载传递能量，完成正弦半波调制作用；所述的耦合电感能在滞后桥臂开关管开通前通过互感的引入降低等效电感量，从而使原边电流快速下降，进而消除占空比丢失现象；如果电感间的耦合为紧耦合的话，等效电感量理论上可为零。