[實用新型]用于分布式光伏發(fā)電的單相軟開關(guān)高增益升壓型變換器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020246043.5
• 申請日: 2010-07-02
• 公開（公告）號: CN201789421U
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李武華;梅燁;趙一;李威辰
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州浙大太陽電氣有限公司
• 主分類號: H02M3/315
• 分類號: H02M3/315
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種直流-直流變換器，具體涉及一種用于分布式光伏發(fā)電的單相軟開關(guān)高增益升壓型變換器。

背景技術(shù)

在分布式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，為了提高太陽能電池本身的發(fā)電效率，一般采用太陽能電池并聯(lián)結(jié)構(gòu)。然而，單塊太陽能電池板的輸出電壓較低且變化范圍較寬，而并網(wǎng)逆變器所需的母線電壓較高，因此需要一級直流-直流變換器實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換。該直流-直流變換器的輸入電流為連續(xù)電流可提高光伏電池板的利用率。如何實現(xiàn)輸入電流連續(xù)的高增益高效率的單相直流-直流變換器對于推動光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要推動意義。

常規(guī)的單相升壓型(Boost)直流-直流變換器的電壓增益僅有開關(guān)管的占空比決定，難以實現(xiàn)大于十倍的電壓增益輸出。功率器件的電壓應(yīng)力等于輸出電壓，電壓應(yīng)力較高。而且，變換器工作在硬開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗較大。為了實現(xiàn)Boost變換器的軟開關(guān)動作，近年來，相繼研究了一些通過附加有源功率開關(guān)或無源器件的軟開關(guān)方案，這些電路雖然實現(xiàn)了軟開關(guān)動作，但是不能降低開關(guān)管的電壓應(yīng)力，也不能實現(xiàn)系統(tǒng)的高增益變換。為了提升變換器的電壓增益，一種方案是采用開關(guān)電容的方案，但這種方案所需開關(guān)管數(shù)量較多，增加了系統(tǒng)成本；另外的方案是采用復(fù)雜的三繞組耦合電感方案，這種方案的缺點是耦合電感結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于工業(yè)加工，難以保證電路的一致性。現(xiàn)有的采用耦合電感實現(xiàn)的高增益變換器，輸入電流為斷續(xù)模式，為了減少輸入電流紋波，需采用大容量的電解電容，既增加了變換器體積，又影響了光伏發(fā)電的利用率。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型為了解決現(xiàn)有工作在軟開關(guān)狀態(tài)的變換器存在成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，提供一種輸入電流連續(xù)、所有功率器件均為軟開關(guān)動作、成本低、結(jié)構(gòu)簡單的用于分布式光伏發(fā)電的單相軟開關(guān)高增益升壓型變換器。

一種用于分布式光伏發(fā)電的單相軟開關(guān)高增益升壓型變換器，包括依次連接的工作于輸入電流連續(xù)模式的單相Boost升壓電路單元、變壓器倍壓電路單元和輸出電路單元，所述輸出電路單元與負(fù)載連接，其特征在于：

所述工作于輸入電流連續(xù)模式的單相Boost升壓電路單元由一個輸入濾波電感、兩個功率開關(guān)管、一個并聯(lián)電容和一個箝位電容構(gòu)成，其中：

輸入濾波電感的第一端與電源的正極相連，輸入濾波電感的第二端與第一功率開關(guān)管的漏極及第二功率開關(guān)管的源極相連，第二功率開關(guān)管的漏極與箝位電容的第一端相連，并聯(lián)電容的第一端與第一功率開關(guān)管的漏極相連，并聯(lián)電容的第二端與第一功率開關(guān)管的源極和電源的負(fù)極相連；

所述的變壓器倍壓電路單元由一個具有兩個繞組的變壓器、一個隔直電容、一個倍壓電容及一個續(xù)流二極管構(gòu)成，其中：

變壓器第一繞組的第一端與隔直電容的一端相連，隔直電容的另一端和第一功率開關(guān)管的漏極與第二功率開關(guān)管的源極相連，變壓器第二繞組的一端與第二功率開關(guān)管的漏極及續(xù)流二極管的陽極相連，變壓器第二繞組的另一端與倍壓電容的一端相連，倍壓電容的另一端與續(xù)流二極管的陰極相連；

所述的輸出電路單元中，輸出二極管的陽極與續(xù)流二極管的陰極相連，輸出二極管的陰極與輸出電容的第一端相連，輸出電容的第二端與電源的負(fù)極相連。

進一步，所述箝位電容的第二端與電源負(fù)極相連。

或者，所述箝位電容的第二端與電源正極相連。

或者，所述箝位電容的第二端與輸出電容的第一端相連。

進一步，所述變壓器第一繞組的第二端與電源的負(fù)極相連。

或者，所述變壓器第一繞組的第二端與第二功率開關(guān)管的漏極相連。

或者，所述變壓器第一繞組的第二端與輸出二極管的陰極相連。

本實用新型中的續(xù)流二極管和輸出二極管中的一個或多個改成同步整流管，均能正常工作。

本實用新型變換器工作時，利用變壓器的匝比，為變換器的電壓增益調(diào)整提供了一個新的變量，可通過合理設(shè)計變壓器匝比和開關(guān)管占空比來實現(xiàn)寬范圍和大升壓比調(diào)節(jié)；利用變壓器的匝比調(diào)節(jié)，可降低功率器件的電壓應(yīng)力，大大降低了器件的導(dǎo)通損耗；由于并聯(lián)電容的存在，實現(xiàn)了第一功率開關(guān)管和第二功率開關(guān)管的零電壓關(guān)斷；在整個開關(guān)周期中，通過控制第一功率開關(guān)管和第二功率開關(guān)管的門極脈沖，可使第一、第二功率開關(guān)管實現(xiàn)零電壓開通。

本實用新型的優(yōu)點，實現(xiàn)了變換器的高增益輸出；實現(xiàn)了第一、第二功率開關(guān)管的零電壓關(guān)斷和開通；輸入電流紋波較小；且結(jié)構(gòu)簡單，成本低，無需額外的檢測電路，電路中無能量損耗元件，可提高變換器的輸出增益與電路效率，且換流過程中，功率開關(guān)管關(guān)斷時無電壓過沖，續(xù)流二極管和輸出二極管關(guān)斷時無電流過沖。

附圖說明

圖1是本實用新型的第一種連接方式的電路圖；