[发明专利]高功率密度长寿命反激式微型光伏并网逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种高功率密度长寿命反激式微型光伏并网逆变器，属于光伏发电并网、直流/交流(DC/AC)和直流/直流(DC/DC)变换器领域。

背景技术

光伏发电具有清洁环保、可再生等优点，是应对能源紧缺、气候变化的一个有效途径。随着环境污染、能源紧缺等问题日益严重，人们越来越关注太阳能这种清洁可再生能源的应用，光伏太阳能是极具发展前景的新一代能源。光伏逆变器是将太阳能电池板产生的直流电转换成交流电并注入到电网的关键环节，传统的光伏系统将若干太阳能电池板通过串并联组合，把能量集中送到一个或多个逆变器，再由逆变器生成交流电送入电网。这种集中式发电方式往往受制于发电效率低、安装不易、电池板匹配困难等缺点。微型光伏逆变器通过给每块光伏组件单独配置控制器，可以实现每块太阳能电池板最大功率跟踪，同时，微型光伏逆变器具有即插即用、安装简单、灵活扩容、系统变换效率高等优点，所以引起了广泛关注。

微型光伏逆变器的实际瞬时输出功率以二倍输出电压频率脉动，输入功率和输出功率之间存在一个较大的低频脉动功率，该脉动功率将导致输入电流中存在二次纹波电流，影响太阳能电池板的最大功率跟踪，还会增大开关管的电流应力、导通损耗以及磁性元件损耗，从而降低系统的变换效率。因此，有必要平衡输入输出功率之间的低频脉动功率、抑制微型光伏逆变器中输入二次纹波电流含量。虽然可以增大输入侧电容容量以平衡该脉动功率和减小输入二次纹波电流，然而，高质量电解电容在额定温度105℃下，使用寿命一般在10kh左右，并且随着温度升高和电解液挥发寿命会大大减短；并且大容量电容将使得微型逆变器体积增大，可靠性降低，不利于提高逆变器的功率密度。此外，传统的解决方法通过在中间母线上并联一个双向变换器，利用其提供输出功率所需的脉动功率，进而平衡该脉动功率和抑制输入二次纹波电流含量，然而这样的解决方法会使系统变得复杂，整机效率降低，增加的双向变换器又使得控制方式变得更加困难，并不适合微型光伏逆变器的发展趋势。因此，开发体积小、控制简单、高效率、高可靠性的零输入二次纹波电流含量微型光伏逆变器成为光伏并网行业亟需解决的问题。

发明内容

本发明目的在于克服微型光伏逆变器输入功率脉动大和输入二次纹波电流含量大的缺点，克服传统微型光伏逆变器因使用大量输入电容或增加额外的装置抑制输入二次纹波方法造成逆变器体积增大、寿命短、控制复杂、效率降低、可靠性低等不足，提供一种高功率密度长寿命反激式微型光伏并网逆变器，具有体积小、功率密度高、控制简单、寿命长、输入二次纹波电流含量低和最大功率点跟踪精度高的特点和优点。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种高功率密度长寿命反激式微型光伏并网逆变器，其特征在于，其包括太阳能光伏阵列、输入滤波电容、反激变换器、输出滤波电容、辅助电路、工频DC/AC变换器以及电网，所述太阳能光伏阵列依次连接输入滤波电容、反激变换器、输出滤波电容、辅助电、工频DC/AC变换器以及电网。

优选地，所述太阳能光伏阵列的正负输出端分别与输入滤波电容的两端相连；所述反激变换器由第一二极管、原边绕组、副边绕组、第一开关管、第二二极管和第二开关管组成；所述第一二极管的阳极连接太阳能光伏阵列的正输出端，阴极连接原边绕组同名端；所述原边绕组的异名端与所述第一开关管的漏极连接，所述第一开关管的源极与太阳能光伏阵列的负输出端相连；所述副边绕组异名端与第二二极管的阳极相连，所述第二二极管的阴极与第二开关管漏极相连；所述第二开关管源极与输出滤波电容一端相连，输出滤波电容另一端与副边绕组同名端相连；所述工频DC/AC变换器两个输入端与输出滤波电容两端相连，工频DC/AC变换器的两个输出端分别连接电网的正极和负极；所述辅助电路由副边辅助绕组、第三二极管、储能电容、第四二极管、原边辅助绕组和第三开关管组成；所述副边辅助绕组异名端与第三二极管的阳极相连，第三二极管阴极与储能电容的正极相连，储能电容的负极与副边辅助绕组同名端相连；所述储能电容的正极与第四二极管管阳极相连，第四二极管管阴极与原边辅助绕组的同名端相连；所述原边辅助绕组异名端与第三开关管的漏极连接，第三开关管的源极与储能电容的负极相连。

优选地，所述原边绕组、原边辅助绕组、副边绕组和副边辅助绕组绕制在同一磁芯上，共同构成反激变压器。

优选地，所述输入滤波电容、输出滤波电容和储能电容均为CBB电容或薄膜电容等非电解电容。