[发明专利]一种基于磁集成的光伏设备及工作方法

说明书

本发明提供了一种基于磁集成的光伏设备及工作方法，该光伏设备包括功率转换电路，用于对电压进行升压、降压或交直流转换；磁集成磁芯结构，所述磁集成磁芯结构包括中柱和磁柱；所述磁柱与所述功率转换电路电连接；所述中柱与所述磁柱电连接，不同的所述功率转换电路之间通过所述中柱形成磁场回路，保证减小磁芯结构的体积，增大能量利用率。

技术领域

本发明涉及光伏设备技术领域，具体而言，涉及一种基于磁集成的光伏设备及工作方法。

背景技术

在光伏发电、电动汽车和航空航天等领域中，电感器、变压器等磁性体是不可缺少的零部件，也是影响设备体积、重量、能量转换效率的重要因素之一。在光伏-电池联合供电系统中，电池的引入提高了系统能量的利用率，同时也导致系统更加复杂，在现有的技术方案中，对于电感或功率变压器，通常采用独立的磁芯绕制方案，磁芯体积体积较大，进而导致转换效率不高。

发明内容

本发明解决的问题是如何减小光伏系统中磁芯结构的体积。

为解决上述问题，本发明提供一种基于磁集成的光伏设备，包括：

功率转换电路，用于对电压进行升压、降压或交直流转换，所述功率转换电路包括第一DC/DC电路，第二DC/DC电路和DC/AC逆变电路，所述第一DC/DC电路与所述磁柱通过线圈电连接，用于稳定来自光伏板的直流电压，所述第二DC/DC电路与所述磁柱通过线圈电连接，用于稳定电池输入/输出的直流电压，所述DC/AC逆变电路与所述磁柱通过线圈电连接，用于将直流电转换为输入电网的交流电；磁集成磁芯结构，所述磁集成磁芯结构包括中柱和磁柱，所述中柱位于所述磁集成磁芯结构的中心处，所述磁集成磁芯结构还包括上轭和下轭，所述中柱和所述磁柱的一端通过所述上轭连接，所述中柱和所述磁柱的另一端通过所述下轭连接；所述磁柱与所述功率转换电路电连接；所述中柱与所述磁柱电连接，不同的所述功率转换电路之间通过所述中柱形成磁场回路。

可选地，所述磁柱包括第一柱体、第二柱体、第三柱体、第四柱体、第五柱体和第六柱体，所述第一柱体、所述第二柱体和所述第三柱体位于所述中柱的一侧，所述第四柱体、所述第五柱体和所述第六柱体位于所述中柱的另一侧。

可选地，所述第一DC/DC电路与所述第一柱体和所述第二柱体电连接；所述第二DC/DC电路与所述第三柱体和所述第四柱体电连接；所述DC/AC逆变电路与所述第五柱体和所述第六柱体电连接。

可选地，所述DC/AC逆变电路为全桥拓扑结构，用于与所述电网电连接，所述DC/AC逆变电路包括第一功率电感、第二功率电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，所述第一功率电感分别与所述第二开关管和所述第四开关管电连接，所述第二功率电感分别与所述第一开关管和所述第三开关管电连接，当所述第一开关管和所述第四开关管导通时，所述第二开关管和所述第三开关管截止，所述第一功率电感和所述第二功率电感充电蓄能。

可选地，所述第一DC/DC电路为2路BOOST拓扑结构，用于增加功率密度、稳定电压，所述第一DC/DC电路用于与最大功率点跟踪太阳能控制器和所述光伏板电连接，所述第一DC/DC电路包括第三功率电感、第四功率电感、第一二极管、第二二极管、第五开关管和第六开关管，所述第三功率电感、所述第一二极管和所述第五开关管电连接，所述第四功率电感、所述第二二极管和所述第六开关管电连接。

可选地，所述第二DC/DC电路为全桥LLC拓扑结构，用于与所述电池电连接，所述第二DC/DC电路包括功率变压器、谐振电感、谐振电容、四个高压侧开关管和四个低压侧开关管，四个所述高压侧开关管、所述谐振电感、所述谐振电容与所述功率变压器的原边绕组电连接，四个所述低压侧开关管与所述功率变压器的副边绕组电连接。

相对于现有技术，本发明将磁柱与功率转换电路电连接，使磁柱与中柱共同形成回路，不同的功率转换电路通过中柱电连接，形成所有功率转换电路之间共有的磁场回路，保证通过共有的磁场回路满足不同的工作场景，功率转换单路与磁集成磁芯结构相互配合，可以有效减小磁芯结构的体积，增加功率密度。