[實用新型]一種基于三階負載諧振技術的光伏升壓變換器

有效

• 申請號: 201220066056.3
• 申請日: 2012-02-27
• 公開（公告）號: CN202524317U
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 李金剛;馬慶媛
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02M7/44
• 分類號: H02M7/44;H02M7/521;H02M7/516
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

技術領域

本實用新型屬于電力電子逆變器輸出和高頻變換技術領域，涉及一種基于三階負載諧振技術的光伏升壓變換器。

背景技術

光伏電池陣列的輸出電壓較低，例如12V或24V等，根據電網電壓規格，現有用電設備一般需要有效值為110V、220V交流方波電壓或幅值大于220V的交流正弦波電壓，一般需要通過高增益、高效率DC-DC變換器升壓后，才能滿足現有用電設備的供電要求。近年來，光伏發電系統對整機的體積、重量和效率的要求越來越高，高頻化雖然在裝置小型化方面起了重要作用，但由于傳統光伏裝置總是要用到高變比的變壓器，在高頻下，常規的變壓器匹配對變壓器的要求較高、成本昂貴。在設計匹配變壓器時，主要受到鐵心的限制。在大功率、高頻時普通低成本變壓器鐵心(硅鋼片等)效率低、體積大、噪音大。在高頻、小功率電源得到很好使用的鐵氧體類鐵心的體積在生產中又受到限制，不適于在大功率場合應用。現在雖有非常適合設計高頻大功率電源變壓器的非晶鐵心材料得到應用，但這種鐵心生產工藝復雜，成本很高。另外，設計和制造高變比的大功率高頻變壓器也存在技術和工藝上的困難。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種基于三階負載諧振技術的光伏升壓變換器，解決了對光伏電池組輸出電壓的升壓的現有高頻大功率電源變壓器生產工藝復雜造成成本高的問題。

本實用新型所采用的技術方案是，一種基于三階負載諧振技術的光伏升壓變換器，包括依次連接的光伏陣列電池板、全橋逆變電路、基于負載諧振的負載匹配電路、變頻電路、濾波電路和負載，其中全橋逆變電路、變頻電路和負載還分別于DSP微處理器連接，

其中全橋逆變電路用于電源的高頻環節，并通過移相控制調節輸出電壓和輸出功率，同時實現變換器的軟開關；基于負載諧振的負載匹配電路是通過對電路拓撲的選擇以及合理的負載匹配參數，形成高電壓增益的輸出特性；變頻電路用于高頻與低頻的轉換環節，將高頻電壓轉換成工頻電壓，DSP微處理器用于實現最大功率點跟蹤的算法實現和負載諧振電路的頻率匹配。

本實用新型的特點還在于，

其中基于負載諧振的負載匹配電路與變頻電路之間還鏈接有高頻變壓器，高頻變壓器用于電氣隔離。

本實用新型的有益效果是，利用具有三個儲能元件構成的諧振槽路，通過對諧振元件的設計使諧振槽路對輸入電壓進行變換。在不需變壓器的情況下，對逆變器的輸出進行電壓和電流的變換，以實現對于光伏電池組輸出電壓的升壓作用。

附圖說明

圖1是本實用新型一種基于三階負載諧振技術的光伏升壓變換器的結構示意圖；

圖2是利用matlab繪制出的諧振槽路固有參數的關系曲線；

圖3是仿真實驗拓撲變換前和變換后逆變器輸出電壓電流波形圖。

圖中，1.光伏陣列電池板，2.全橋逆變電路，3.基于負載諧振的負載匹配電路，4.高頻變壓器，5.變頻電路，6.濾波電路，7.負載，8.DSP微處理器。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型進行詳細說明。

本實用新型一種基于三階負載諧振技術的光伏升壓變換器，如圖1所示，包括依次連接的光伏陣列電池板1、全橋逆變電路2、基于負載諧振的負載匹配電路3、變頻電路5、濾波電路6和負載7，全橋逆變電路2、變頻電路5和負載7還分別于DSP微處理器8連接。在光伏逆變器電源中，在不需要變壓器隔離或者難以制造高變比、高頻大功率變壓器時實現對光伏輸出的升壓作用。

高頻變壓器4有電氣隔離的作用，因為基于負載諧振的負載匹配電路3可以代替變壓器，在不考慮隔離的情況下，可以省去高頻變壓器4。在需要高頻變壓器4隔離情況下，也可以降低高頻變壓器4的變比，或者變比為1，簡化設計制造問題。

其中光伏陣列電池板1中，單塊光伏電池板的電壓為12V，將數塊光伏板連結在一起就形成了光伏陣列，小型單相光伏發電系統中，太陽能電池板電壓一般采取40---60V。因此，光伏電池板需要進行DC-DC環節升壓至350V以上以確保并網或著獨立發電的成功。

全橋逆變電路2是作為電源的高頻環節，并通過移相控制調節輸出電壓和輸出功率，同時實現變換器的軟開關。

基于負載諧振的負載匹配電路3是基于負載諧振技術的電壓電流特性轉換電路，通過對電路拓撲的選擇以及合理的負載匹配參數，形成高電壓增益的輸出特性。如圖2所示，圖2a為該拓撲隨頻率的變化趨勢，b為該拓撲隨諧振槽路參數的變化趨勢。

變頻電路5作為高頻-低頻的轉換環節，將高頻電壓轉換成工頻電壓，供用戶使用。