[發明專利]一種電流準臨界連續且器件軟開關的光伏變換器

有效

• 申請號: 201710897049.5
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107612030B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 闞加榮;吳云亞;梁艷;吳冬春;薛迎成
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M3/335;G05F1/46;G05F1/565
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種基于功率預測的電流準臨界連續、器件軟開關的光伏變換器控制裝置，包含主電路、信號檢測電路以及DSP數字控制器。其中主電路包含逆變器與整流器兩級功率變換，可變電感與高頻變壓器原邊相串聯；信號檢測電路包含兩個電壓傳感器與兩個電流傳感器；DSP數字控制器包含最大功率點跟蹤模塊、光伏電池電壓調節器、功率預測調節器、信號調制器、絕對值模塊與可變電感電流調節器。其中功率調節器根據檢測參數快速得到電路調制比，增加了變換器的動態特性；可變電感電流調節器保證了可變電感電流運行于準臨界模式，并且可使器件全部實現無損開關。本發明的實施可使光伏變換器實現快速的動態特性以及較高的變換效率。

技術領域

本發明涉及一種基于功率預測方法的、電流準臨界連續、器件實現軟開關的光伏變換器，屬于電力電子變換器的控制技術領域。

背景技術

光伏發電是可再生能源發電的重要形式，對于緩解目前嚴峻的污染形勢有著積極而深遠的意義。光伏電池所發電能不能直接被用電設備直接使用，需要通過功率變換器處理后得到穩定的電源形式，輸送至用電設備或電網。對于小功率光伏變換器，設計人員更傾向于將變換器中電感電流設計工作在斷續模式(DCM)或臨界連續模式(BCM)，但隨之而來的就是DCM時器件的電流應力較大，而BCM需要變頻控制才能實現，這些成為制約小功率光伏變換器難以大范圍推廣的重要原因。此外，雖然電感電流工作于BCM或者DCM狀態下，可以實現開關器件的零電流開關(ZCS)，但橋式電路中一半數量的開關器件在開通之前其端電壓仍為輸入電壓，因此寄生電容中存儲的能量在器件開通時被白白消耗掉，因此工作于DCM或BCM的變換器效率仍難以達到較高的值。

傳統的光伏變換器工作時要保證光伏電池的最大輸出功率，通常控制光伏電池輸出電壓作為外環，電感電流作為內環。電壓環的輸出信號經電流內環調節再到信號輸出調制驅動信號，需要一定的時間，這就使得變換器的動態性能較慢。

因此，尋找適合光伏變換器的拓撲結構及其相應的控制裝置，以保證光伏發電系統具有高效、可靠以及快速的動態響應特性是非常有必要的，本方案由此產生。

發明內容

發明目的：針對現有的小功率光伏發電系統功率變換技術和控制技術的不足，本發明在光伏變換器中采用可變電感代替常用的感值固定的電感，使得器件在恒頻工作狀態下就實現準臨界工作模式(BCM)；在BCM狀態下，實現零電流開關(ZCS)的器件在開通時仍有一定的損耗，本發明在每半個開關周期檢測可變電感電流，并進行閉環控制，使得變換器中所有的器件均實現無損開關；針對現有光伏變換器動態特性較慢的特征，采用功率預測控制方法，可大大提升變換器的動態特性。