[发明专利]应用于光伏微逆变器的柔性拓扑变换器及其数字控制装置

摘要

本发明公开一种应用于光伏微逆变器的柔性拓扑变换器，该变换器应用于微逆变器中第一级的DC/DC环节，高功率时微逆变器工作于全桥模式，低功率时工作于正激模式，两种情况下变压器的设计参数一致，在大功率和小功率下都能够高效变换，实现微逆变器的高加权效率。

主权项

1.一种应用于光伏微逆变器的柔性拓扑变换器，其特征在于：包括输入滤波电容、全桥电路、缓冲电感、高频变压器、全波整流电路以及输出滤波器；其中全桥电路以光伏电池作为输入电源，包含带反并联二极管的第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管；第一开关管的源极和第三开关管的漏极连接，第一开关管的漏极、第二开关管的漏极、光伏电池正极、输入滤波电容Cin的正端连接在一起，第二开关管的源极和第四开关管的漏极连接，第三开关管的源极、第四开关管的源极、光伏电池负极、输入滤波电容Cin的负端连接在一起；所述缓冲电感一端接在第一开关管的源极和第三开关管的漏极之间；所述高频变压器包括原边绕组和两个副边绕组，其中原边绕组的同名端和缓冲电感的另一端连接，原边绕组的异名端连接在第二开关管的源极和第四开关管的漏极之间；全波整流电路包含两个整流二极管，副边第一绕组的同名端与第一整流二极管阳极连接，副边第二绕组的异名端与第二整流二极管阳极连接，第一整流二极管的阴极、第二整流二极管的阴极、输出滤波器Cdc的正端连接在一起，副边第一绕组的异名端、副边第二绕组的同名端、输出滤波器Cdc的负端连接在一起；还包括第一电压传感器、第二电压传感器、第一电流传感器以及DSP数字控制器，其中DSP数字控制器包括最大功率点跟踪模块、第一占空比预计算模块、第二占空比预计算模块、减法器、信号发生器、PID调节器、第一模式选择开关、限幅器、加法器、第一信号调制器、第二信号调制器、第二模式选择开关；第一电压传感器的输入端连接在光伏电池的两端，第二电压传感器连接在输出滤波器的两端，第一电流传感器串联在第一开关管漏极与光伏电池的正端之间；最大功率点跟踪模块的第一输入端和第二输入端分别连接上述第一电压传感器的输出端和第一电流传感器的输出端；第一占空比预计算模块的第一输入端接上述第二电压传感器的输出端，第一占空比预计算模块的第二输入端接第一电压传感器的输出端，第一占空比预计算模块的第三输入端接最大功率点跟踪模块的输出端；第二占空比预计算模块的第一输入端接最大功率点跟踪模块的输出端，第二占空比预计算模块的第二输入端接第一电压传感器的输出端，第二占空比预计算模块的第三输入端接第二电压传感器的输出端；减法器的正输入端接信号发生器的输出端，减法器的负输入端接第二电压传感器的输出端；PID调节器的输入端接减法器的输出端，PID调节器的输出端接限幅器的输入端；第一模式选择开关的第一输入端接第一占空比预计算模块的输出端，第一模式选择开关的第二输入端接最大功率点跟踪模块的输出端，第一模式选择开关的第三输入端接第二占空比预计算模块的输出端；加法器的第一输入端接限幅器的输出端，加法器的第二输入端接第一模式选择开关的输出端，加法器的输出端接第一信号调制器的输入端和第二信号调制器的输入端；第二模式选择开关的第一输入端接第一信号调制器的输出端，第二模式选择开关的第二输入端接第二信号调制器的输出端，第二模式选择开关的第三输入端接最大功率点跟踪模块的输出端；当最大功率点跟踪模块输出功率值高于100W时，电路工作于全桥模式，第一模式选择开关输出第一占空比预计算模块的输出信号，第二模式选择开关输出第一信号调制器的输出信号去控制四个开关管的开关状态，使四个开关管都处于高频工作状态；当最大功率点跟踪模块输出功率值低于100W时，电路工作于改进正激模式，第一模式选择开关输出第二占空比预计算模块的输出信号，第二模式选择开关输出第二信号调制器的输出信号去控制四个开关管的开关状态，使第一开关管和第四开关管处于高频工作状态，使第二开关管和第三开关管处于关断状态。