[发明专利]光伏发电用移相全桥变换器的偏磁抑制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变换器，特别涉及一种光伏发电用移相全桥变换器的偏磁抑制系统，属于电力电子技术领域。本发明还涉及一种光伏发电用移相全桥变换器的偏磁抑制方法。

背景技术

光伏发电用移相全桥变换器，包括主电路和控制电路，主电路包括逆变电路、高频变压器、整流电路和滤波电路，高频变压器的原边与逆变电路的输出端电连接，高频变压器的副边与整流电路的输入端电连接；逆变电路由全桥逆变模块和并联电容构成，全桥逆变模块由全桥式拓扑的四个MOS管构成，第一MOS管和第三MOS管构成全桥逆变模块的超前臂，第二MOS管和第四MOS管构成全桥逆变模块的滞后臂。高频变压器用于实现输入和输出之间的电气隔离并得到合适的输出电压幅值。

其不足之处在于：实际运行中，多种因素使得变压器原边电流正负波形不对称，引起变压器铁芯工作时磁化曲线不再关于原点对称，由于磁化曲线是非线性的，当偏磁严重时，铁芯必将进入单方向深度饱和，造成单向磁化电流剧增，增大损耗，严重时甚至对开关管造成损害。为抑制偏磁，使原边电流正负波形对称，移相PWM控制的数字实现方法很多，但由于目前所用DSP芯片不具有直接产生移相信号的功能，主要采用模拟芯片、FPGA以及DSP加外扩数字电路的方式实现。此外，这种方法存在着实现复杂，控制精度直接受存储器容量的限制和不便于实现远程通讯的缺点。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种光伏发电用移相全桥变换器的偏磁抑制系统，不仅可使原边正负波形对称，有效抑制偏磁，且具有控制精度高、工作可靠、抗干扰能力强的优点。

为解决以上技术问题，本发明所提供的光伏发电用移相全桥变换器的偏磁抑制系统，包括主电路和控制电路，所述主电路包括逆变电路、高频变压器、整流电路和滤波电路，所述高频变压器的原边与逆变电路的输出端电连接，高频变压器的副边与整流电路的输入端电连接；所述逆变电路由全桥逆变模块和并联电容构成，全桥逆变模块由全桥式拓扑的四个MOS管构成，第一MOS管（G1）和第三MOS管（G3）构成全桥逆变模块的超前臂，第二MOS管（G2）和第四MOS管（G4）构成全桥逆变模块的滞后臂，所述控制电路包括原边电流检测电路、CPU、输出电压反馈电路和分别驱动各MOS管的隔离驱动电路；各所述隔离驱动电路的输入端分别与CPU的相应输出端相连，各所述隔离驱动电路的输出端分别与相应MOS管的栅极相连；所述原边电流检测电路的输入端与所述高频变压器的原边电连接，所述输出电压反馈电路的输入端与所述滤波电路的输出端电连接，所述原边电流检测电路的输出端和所述输出电压反馈电路的输出端分别接入CPU相应的模拟量输入接口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：原边电流检测电路采集高频变压器的原边电流输送至CPU，CPU采样后计算得出由第一MOS管（G1）和第三MOS管（G3）构成的超前臂的占空比的偏移量，与基准值0相比较，若偏移量等于0，则重新采集高频变压器原边电流；若不等于0，则经调节器调节置0，加上0.5作为原边直流分量的占空比输出，CPU输出脉宽调变信号，脉宽调变信号输出驱动相应MOS管的隔离驱动电路，控制第一MOS管（G1）和第三MOS管（G3）的导通与截止，从而使得原边输出电流正负波形对称，有效抑制高频变压器偏磁现象的发生。

作为本发明的进一步改进，所述原边电流检测电路包括电流传感器和电流调理电路；所述电流调理电路包括电流调理二阶低通滤波器、电流调理反相放大器、电流调理反相加法器和电流调理限压电路，所述电流调理二阶低通滤波器的输出端与所述电流调理反相放大器的输入端电连接，所述电流调理反相放大器的输出端依次通过所述电流调理反相加法器和所述电流调理限压电路接入CPU相应的模拟量输入接口。电流调理二阶低通滤波器用于滤除信号中高频交流分量；电流调理反相放大器用于将滤波后的较小的直流分量的对应电压转换成适合于CPU 内部A/D转换器所要求的电压范围；电流调理反相加法器用于将具有正负极性的直流分量电压偏置到正电压的范围；电流调理限压电路用于保护CPU的A/D转换接口，防止高电压串入损坏A/D转换接口。整个电流调理电路保证了较高的信号采集精度，提高了电路抗干扰性能，使系统工作更为稳定可靠。