[發明專利]升壓變換電路與太陽能逆變器及其控制方法

有效

• 申請號: 201210003749.2
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN102437743A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 梁志剛;鄭崇峰
• 申請（專利權）人: 無錫聯動太陽能科技有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/5387;H02J3/38
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 姜萬林

技術領域

本發明涉及電氣領域，具體地，涉及一種用于太陽能發電的升壓變換電路和太陽能逆變器。

背景技術

在近幾年中，以風能和太陽能為主的可再生能源發電系統在世界范圍得到越來越多的應用。對于太陽能并網發電系統來說，除了目前占主流的集中式大功率太陽能電站外，分布式太陽能并網發電系統由于其能優化太陽能電池板的工作狀態，在多數情況下可以提高系統的年發電量，目前日益得到重視并成為一個研究熱點。其中，基于太陽能微逆變器的分布式發電系統尤為引人注目并在美國得到廣泛使用。太陽能微逆變器的核心是高效率升壓電路，逆變電路及其控制技術。升壓電路主要包括反激變換器及其衍生電路。有源箝位反激電路由于可以實現變壓器原邊開關管的零電壓開通和副邊二極管的零電流關斷，在很多中小功率變換場合得到廣泛應用。但是，當該電路用于太陽能微逆變器時，它的主要問題是變壓器副邊的整流二極管與變壓器原邊的漏感（或者諧振電感）之間的振蕩會使副邊二極管在關斷時承受較高的振蕩電壓并被高壓擊穿損壞。造成振蕩的原因主要是副邊使用的是高壓二極管，其結電容較大。在高升壓場合，該電容折算到原邊的電容值足夠大并與原邊電路的諧振電感產生高頻振蕩。對于副邊使用碳化硅SiC二極管的場合，由于SiC二極管的結電容相比普通硅二極管更大，最終上述高頻振蕩更為嚴重。?

?傳統的低端和高端箝位反激變換器如圖1、圖2所示。圖中功率開關管Q1和Q2可以是場效應管MOSFET，也可以是IGBT（絕緣柵雙極型晶體管），或者其他適合作為高頻功率開關的半導體器件。Q1和Q2互補開通和關斷：當Q1為開通時，Q2關斷；反之亦然。為實現Q1的零電壓開通，Lr一般為外加諧振電感。以高端箝位反激電路為例，副邊二極管D1在關斷后的結電容為????????????????????????????????????????????????。該電容通過變壓器耦合到變壓器原邊并與Lr產生遠高于開關頻率的諧振。如3和圖4分別給出了不考慮和考慮二極管時的仿真波形。可以看出，在不考慮的情況下，原副邊電流電壓波形很干凈，沒有振蕩發生。當考慮的影響時，圖4顯示變壓器原邊節點B電壓和副邊二極管端電壓都出現了高頻振蕩。同時，原邊電流出現了高頻紋波。節點B的高頻電壓振蕩會增加變壓器和諧振電感的磁芯損耗；二極管端電壓的振蕩可能產生高電壓，導致二極管過壓擊穿。所以，實際應用中應當采取措施抑制這種高頻振蕩。

常用的抑制振蕩的方法為在二極管D1兩端加入RC吸收電路，如圖5所示。和組成的吸收電路并聯在D1兩端。通過合理的取值，加入的RC吸收電路可以令高頻振蕩得到衰減。圖6給出了加入RC吸收電路后反激逆變器的仿真波形。但是，這種方法的缺點是吸收電路會帶來額外的損耗。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種升壓變換電路，以實現在在不增加損耗的情況下抑制原邊電路產生的高頻振蕩的優點，同時提出了一種使用該升壓變換電路的逆變器，以消除直流電轉化為交流電中的高頻振蕩對電壓的影響，同時為了得到更好的輸出波形，還提供了一種逆變器的控制方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種升壓變換電路，包括箝位電路、變壓器和輸出電路，該箝位電路連接在變壓器的原邊，輸出電路連接在變壓器的副邊上，在變壓器的原邊B節點上連接兩個二極管和二極管，所述二極管的陰極連接在B節點上，其陽極連接在箝位電路的電容上，所述二極管的陽極連接在B節點上，其陰極連接在箝位電路的電容上。

其中，二極管和二極管可以用可控開關替換。

根據本發明的優選實施例，所述箝位電路可分為高端箝位電路和低端箝位電路。

根據本發明的優選實施例，所述高端箝位電路還包括電感、具有勵磁電感為的變壓器Tx1、功率開關管功率開關管、功率開關管、二極管和二極管，所述電感、功率開關管和電容串聯在上述變壓器Tx1的原邊的勵磁電感為上，所述電容和功率開關管串聯后并聯在電感和變壓器Tx1原邊的兩端，所述二極管和二極管可以是額外添加的與功率開關管和功率開關管并聯的二極管，也可以是功率開關管自身的寄生二極管。

根據本發明的優選實施例，所述低端箝位電路還包括電感、具有勵磁電感為變壓器Tx1、功率開關管、功率開關管、二極管和二極管，所述電感、功率開關管和電容串聯在上述變壓器Tx1的原邊的勵磁電感為上，所述電容和功率開關管并聯在功率開關管的兩端，所述二極管和二極管可以是額外添加的與功率開關管和功率開關管并聯的二極管，也可以是功率開關管自身的寄生二極管。