[發明專利]基于集成磁件的交錯反激微功率并網逆變器

有效

• 申請號: 201210335156.6
• 申請日: 2012-09-12
• 公開（公告）號: CN102856926A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 毛行奎;王小彬;張錦吉
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/48;H02M3/28
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及一種基于集成磁件的交錯反激微功率并網逆變器，特別適用于微功率光伏并網發電系統中作為逆變器用。

背景技術

可再生能源由于具有永續利用、環境污染小等特點，已成為我國節能減排基本國策的重要組成部分。在諸多可再生能源中，太陽能以其儲量的無限性、存在的普遍性、開發利用的清潔性等優勢，更被視為人類理想的未來重要替代能源之一。目前光伏發電系統架構主要包括集中式（Centralized）、串式（String，包括多串式和單串式）、交流模塊式（AC?Module）等幾種。其中集中式和串式采用多個光伏電池板串并聯構成光伏陣列，然后共用一個逆變器，適用于中大功率光伏發電應用。交流模塊式則是采用單個光伏電池板給逆變器供電（相應的逆變器稱為微功率逆變器），相比較于集中式和串式，它有很強的抗局部陰影能力、即插即用、單機價格低等優點，為光伏發電的重要發展趨勢之一。在交流模塊式光伏發電系統架構中，由于光伏電池板價格昂貴以及微功率逆變器往往須貼裝在太陽能電池板的背面，實現集成安裝，對逆變器的功率密度、效率和高度要求很迫切，為此需要提高逆變器的高頻開關頻率以減小變壓器、電感器、電容等無源器件，從而提高逆變器的功率密度。目前微功率逆變器開關頻率高頻化趨勢很明顯，商業化的微功率逆變器開關頻率已高達上百kHz，比中大功率逆變器的20kHz典型開關頻率有明顯提高。如圖1所示，是現有的采用交錯反激電路的微功率逆變器的電路拓撲圖，其開關頻率達到上百kHz，其兩個交錯反激電路的變壓器Tx1、Tx2是采用獨立的磁芯。由于開關頻率提高在有效提高功率密度同時也大大增大開關損耗和高頻磁件等的損耗，從而降低效率。雖然軟開關技術可以有效減小開關損耗，但無助于減小磁件損耗。而圖1的電路拓撲中，兩個變壓器是獨立的，這不僅體積較大，而且損耗也將比較大。此外，因為與太陽能電池板集成安裝，暴曬在陽光下，不僅工作環境溫度高，溫度變化劇烈，而且濕度大，采用密閉封裝，難以采用風冷，這對逆變器熱設計帶來很大挑戰，特別是對于熱阻比較大的磁件熱設計。鑒于此，本發明提出了一種基于集成磁件的交錯反激微功率并網逆變器，通過應用高頻功率磁集成技術，不僅可以減小微功率逆變器的體積，提高其功率密度，而且可以降低損耗，提高效率。

發明內容

本發明目的是公開一種基于集成磁件的交錯反激微功率并網逆變器，適用做微功率光伏并網發電系統中的逆變器，具有功率密度高，效率高，并網電流畸變率低，以及易于開發，成本低等特點。?

本發明采用以下方案實現：一種基于集成磁件的交錯反激微功率并網逆變器，包括采用集成磁件的交錯反激變換電路，其特征在于：光伏電池板的直流電壓經過所述采用集成磁件的交錯反激變換電路變換為頻率兩倍于電網頻率的正弦雙半波包絡線的高頻脈沖電流，所述高頻脈沖電流通過低頻全橋逆變電路并且經過濾波器濾波后，輸出能跟蹤電網電壓的平滑正弦波交流電流，使網側功率因數PF=1。

在本發明一實施例中，所述采用集成磁件的交錯反激變換電路由集成變壓器、第一主開關管、第二主開關管、第一箝位開關管、第二箝位開關管、第一箝位電容、第二箝位電容、第一二極管和第二二極管組成；所述集成變壓器由第一變壓器和第二變壓器組成；光伏電池板直流電壓連接所述第一變壓器的初級線圈第一端和所述第二變壓器的初級線圈第一端；所述第一變壓器的初級線圈第二端連接所述第一主開關管一端和所述第一箝位開關管一端；所述第一箝位開關管另一端連接所述第一箝位電容一端；所述第一箝位電容另一端連接所述第一主開關管另一端和地；所述第二變壓器的初級線圈第二端連接所述第二主開關管一端和所述第二箝位開關管一端；所述第二箝位開關管另一端連接所述第二箝位電容一端；所述第二箝位電容另一端連接所述第二主開關管另一端和地；所述第一主開關管、第二主開關管、第一箝位開關管和第二箝位開關管的控制端連接外部控制電路；所述第一變壓器次級線圈第一端連接所述第一二極管陽極；所述第二變壓器次級線圈第一端連接所述第二二極管陽極；所述第一二極管陰極連接所述第二二極管陰極作為所述采用集成磁件的交錯反激變換電路輸出端。?

在本發明一實施例中，所述集成變壓器是由所述第一變壓器和所述第二變壓器通過磁集成技術，共同繞制在一個磁芯上。

在本發明一實施例中，所述采用集成磁件的交錯反激變換電路，利用有源箝位軟開關技術，所述第一箝位開關管和所述第二箝位開關管的開關狀態分別與所述第一主開關管和所述第二主開關管互補，經所述第一箝位電容和所述第二箝位電容實現零電壓開通。?