[发明专利]一种BCM反激逆变器的多抽头变压器电感分段配置和控制方法

说明书

本发明公开了一种BCM反激逆变器的多抽头变压器电感分段配置和控制方法，涉及变压器电感控制领域。该控制结构为：使用多抽头变压器结构对接入BCM反激逆变器的电感值进行控制。该控制方法包括：电感值分段的选取和变压器分段匝数计算方法，通过选取限制系统工作的最小开关频率，从而选取对应的基准相角，将半波按基准相角进行平均划分开关切换区域，计算不同区域最小开关频率对应的电感值，按电感值进行变压器匝数的划分；开关切换的控制策略通过检测逆变工作相角，在不同相角区域接入不同的变压器匝数对，实现接入电路电感值的分段控制。本发明能够在不改变直流工作点的情况下改变接入电路的变压器电感值，避免了采用直流偏置控制工作点改变电感时容易发生磁饱和的情况。

技术领域

本发明涉及变压器电感控制领域，具体为一种BCM反激逆变器的多抽头变压器电感分段配置和控制方法。

背景技术

随着科技发展和人类对新能源的探索，光伏发电逐渐占据可再生能源中较为重要的一环。同时随着能源互联网的发展，逆变器在微电网中举足轻重。自2008年临界电流导通模式(BCM)的光伏逆变器的控制方法被提出以来，因为其控制方法具有简单易用、电流响应速度快、输出电压波形不含特定次谐波等优点，且控制器体积小、容易集成，在光伏微型逆变器领域得到了较为广泛的应用。

BCM反激逆变器使用变压器一次侧和二次侧的电流作为滞环量，通过控制电流输出逆变波形。该方法存在两个问题：在逆变正弦波中间位置电流波形较宽而两侧较窄，这导致输出波形在中心位置THD的增加。目前存在通过控制励磁电流改变磁芯工作点来控制变压器电感的方法，但是该方法将导致磁芯可用能量容量下降，容易饱和。因此需要设计改进控制变压器电感的方法，以优化当前通过直流偏置电流控制变压器电感的方法的不足。

发明内容

本发明为了解决通过直流偏置电流控制变压器电感方法导致直流工作点改变从而使得磁芯容易饱和的问题，提供了一种BCM反激逆变器的多抽头变压器电感分段配置和控制方法。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种BCM反激逆变器的多抽头变压器电感分段配置和控制方法，其特征在于：所述分段配置和控制方法在满足如下条件的带变压器的逆变电路中实现：至少设有一个逆变相角信号的来源；至少设有一个变压器，所述变压器带有多个抽头，而且一次侧和二次侧所拥有的抽头数量相等，抽头数量不限，根据所需要分段控制的K个电感值，则在单边侧设有K+1个抽头；一次侧各抽头之间的匝数按总匝数对应的电感值进行划分；二次侧各抽头之间的匝数按一次侧匝数的平方数进行划分；在二次侧还连接有改变逆变波形的H4桥；

所述BCM反激逆变器的多抽头变压器电感分段配置和控制方法，通过将不同匝数对应的抽头接入半导体开关，通过控制器对其通断进行控制，一次只接通一对开关，连接变压器与变换器的前后级，实现电感值的步进变化；包括如下步骤：

一、电感分配与变压器匝数分配：

1)推导反激BCM逆变器开关频率与电感的关系：

当一次侧开关管导通时，由KVL推出反激逆变器变压器一次侧的电流与电压的关系如下式(1)所示：

其中，u_L为折算到一次侧的电感电压，u_L≈V_dc，V_dc为逆变输入电压，L为折算到一次侧的变压器电感值，i_p为变压器一次侧电流/输入侧电流；故一次侧电流上升的斜率如式(2)所示：