[發明專利]直流變換器拓撲電路及其控制方法、逆變器系統

在審

• 申請號: 202011270674.5
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112271925A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 俞賢橋;黃猛;王京;陳寧寧;肖尊輝;楊博
• 申請（專利權）人: 珠海格力電器股份有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M7/48;H02J3/38
• 代理公司: 深圳市康弘知識產權代理有限公司 44247
• 代理人: 吳敏

本發明公開了一種直流變換器拓撲電路及其控制方法、逆變器系統，所述直流變換器拓撲電路，包括連接在光伏陣列兩端的工作電路，所述工作電路具有Boost工作模式和Buck工作模式；當所述光伏陣列的輸入電壓小于或等于直流母線電壓時，所述工作電路進入所述Boost工作模式，升高所述輸入電壓；當所述光伏陣列的輸入電壓大于直流母線電壓時，所述工作電路進入所述Buck模式，降低所述輸入電壓。與現有技術相比，本發明可在光伏陣列輸入電壓高于直流母線時仍然保持母線電壓穩定，且結構簡單，成本低廉。

技術領域

本發明涉及光伏發電領域，特別是一種直流變換器拓撲電路及其控制方法、逆變器系統。

背景技術

隨著新能源技術的發展，逆變器作為關鍵電源設備，越來越多的應用在光伏發電工程中，圖1為常見的逆變器系統拓撲，由光伏陣列、DC/DC、母線電容C1、DC/AC和電網組成，可將光伏發電量反饋至電網或交流負載。但由于光伏組件易受光照、溫度和外界遮擋物等影響，光伏的開路電壓會在一定范圍內波動。為最大效率的利用光伏發電功率，結合光伏發電的P-V曲線，一般會利用DC/DC直流變換器進行最大功率點跟蹤（MPPT），其一般拓撲如圖2所示，該拓撲屬于Boost電路，當光伏開路電壓低于直流母線電壓時工作，但當光伏開路電壓大于直流母線電壓時，該電路只有電感和二極管D1工作，損耗較大。

目前改進的拓撲如圖3所示，可對電感L和二極管D1進行旁路，降低DC/DC變換器的損耗，提高DC/DC效率。

在上述兩種現有DC/DC變換器方案中，當光伏輸入開路電壓大于直流母線電壓時，將光伏陣列和直流母線直接連接，并由光伏陣列給直流母線電容充電，因此光伏直流母線電壓同步會升高。且在此狀態下，DC/DC無法進行光伏輸入的最大功率點跟蹤（MPPT）。并且在光（伏）儲空調系統中，直流母線上通常會有多個直流負載、儲能或空調設備等連接，要求直流母線電壓保持相對穩定，過大的母線電壓波動容易造成系統不穩定或出現故障。

因此，如何設計一種在光伏陣列輸入電壓較高時仍然能保持母線電壓穩定的直流變換器拓撲電路及其控制方法、逆變器系統，是業界亟待解決的技術問題。

發明內容

針對現有技術中，當光伏輸入電壓大于母線電壓時，光伏陣列會給直流母線電容充電升高母線電壓，可能會造成系統不穩定或出現故障的技術問題，本發明提出了一種直流變換器拓撲電路及其控制方法、逆變器系統。

本發明的技術方案為，提出了一種直流變換器拓撲電路，包括連接在光伏陣列兩端的工作電路，所述工作電路具有Boost工作模式和Buck工作模式；

當所述光伏陣列的輸入電壓小于或等于直流母線電壓時，所述工作電路進入所述Boost工作模式，升高所述輸入電壓；

當所述光伏陣列的輸入電壓大于直流母線電壓時，所述工作電路進入所述Buck模式，降低所述輸入電壓。

進一步，所述工作電路包括：開關S1、開關S2、開關S3、電感L1、電感L2、電容C1、二極管D0和開關管S4、以及設于所述開關管S4上的二極管D4；

所述開關S1一端連接在所述光伏陣列的輸出端，開關S1的另一端連接開關S3的一端，開關S3的另一端連接到二極管D0的正極，二極管D0的負極連接到電容C1的一端，電容C1的另一端連接到光伏陣列的輸入端；

開關S2一端連接在開關S1和光伏陣列的輸出端之間，開關S2另一端連接電感L1的一端，電感L1的另一端連接到開關S1和開關S2之間，電感L2一端連接在開關S1和開關S3之間，電感L2另一端連接在二極管D0的負極和電容C1之間；

開關管S4的第一端連接在開關S1和開關S3之間，開關管S4的第二端連接在電容C1和光伏陣列的輸入端之間。