[发明专利]一种双母线正激式微逆变器前端电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏并网发电技术领域，特别涉及一种双母线正激式微逆变器前端电路及其控制方法。

背景技术

光伏并网发电是解决世界能源危机的手段之一。现有装置中光伏器件广泛采用串联、并联或者串并联的形式，系统不仅不易扩充，而且组件特性差异、局部阴影等问题还会导致光伏阵列输出功率大幅度下降。微逆变器能有效解决上述问题，限于结构及工作原理，其需要大容量电解电容用于功率解耦，但是其较短的工作寿命，高温下特性变差等缺点导致微逆变器可靠性变差。为解决该问题，采用可以在高温下长时间稳定工作的薄膜电容，但是薄膜电容价格较高，从成本角度考虑微逆变器只能采用小容量薄膜电容。两级或多级式微逆变器解耦电容较小，但器件多、效率低是它无法克服的缺点。对于单级微逆变器而言，有源功率解耦电路可以大幅度减小解耦电容容量，但是反激式微逆变器不利于功率密度的提高，变压器的设计及制作也比较复杂。将有源解耦电路引入Boost变换器，无变压器结构虽然有利于系统效率的提高，可是对光伏器件供电电压变化要求较高。高增益DC-DC变换器可以在输入电压变化幅度较大的情况下满足逆变器并网工作，但复杂的结构和控制算法使其不适于用于价格敏感的微逆变器。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述电路的缺陷，提出一种基于正激式变换器的双母线微型逆变器前端电路及其控制方法，可将直流电转换为整流正弦半波，经后级电路展开后即可转换为交流电。它采用薄膜电容作为解耦器件，能够提高逆变器使用寿命。

本发明双母线正激式微逆变器前端电路采用的技术方案是：包括正激变换器和有源功率解耦电路，有源功率解耦电路与负载相连，正激变换器与光伏器件相连，其特征是：光伏器件输入源的正极分别连接于光伏侧滤波电容的正极和变压器的原边绕组的同名端，光伏器件输入源的负极连接光伏滤波电容的负极和第一开关管的源极，变压器的原边绕组的异名端连接第一开关管的漏极，变压器的副边绕组的同名端连接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极分别连接于储能电感的一端、第二开关管的漏极和第四二极管的阴极，储能电感的另一端连接第三开关管的漏极和第二二极管的阳极，第二二极管的阴极连接第五开关管的漏极，第五开关管的源极分别连接薄膜电容的正极和第四开关管的漏极，第四开关管的源极分别连接于第二开关管的源极、第四二极管的阳极、第三二极管的阴极和滤波电感的一端，滤波电感的另一端连接输出侧滤波电容的正极和负载的一端，负载的另一端和输出侧滤波电容的负极、第三二极管的阳极、薄膜电容的负极、第三开关管的源极和变压器的副边绕组的异名端相连。

本发明双母线正激式微逆变器前端电路的控制方法采用的技术方案是：当光伏器件功率大于微逆变器输出功率时，第一开关管和第二开关管同时导通，第四开关管一直导通；当第二开关管关断时，第三开关管导通直至第一开关管关断；当光伏器件功率小于等于微逆变器输出功率时，第三开关管和第五开关管始终关断，第一开关管和第二开关管同步工作，当第一开关管和第二开关管都关断时开通第四开关管，当微逆变器的输出电流与参考电流相等时关断第四开关管。

本发明采用上述技术方案后具有的技术效果是：

（1）本发明双母线正激式微逆变器前端电路可将直流电转换为整流正弦半波，经后级电路展开后即可转换为交流电，能大幅度减小解耦电容容量，从而微逆变器可采用薄膜电容，延长了光伏系统的使用寿命，提高了系统的稳定性。

（2）本发明克服了两级或多级式微逆变器器件多、效率低的缺点，相比于反激式微逆变器它的功率密度得到了提高。

（3）本发明双母线正激式微逆变器前端电路的控制方法是基于传统的SPWM调制，易于实现。

（4）基于正激变换器的微逆变器拓扑变压器绕制方便，便于推广使用，更加适合不断增加的光伏器件额定输出功率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明一种双母线正激式微逆变器前端电路结构图；

图2为图1所示电路的主要工作波形图；

图3~图6是图1所示电路在各开关模态下的等效电路图；